模分復用光傳輸關鍵技術研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，流媒體、遠程工作、網(wǎng)絡游戲、社交網(wǎng)絡等互聯(lián)網(wǎng)應用改變人們日常的工作和生活，高清電視、視頻點播、移動通信等業(yè)務需求與日俱增，人們對網(wǎng)絡帶寬的需求急劇增長。受限于非線性效應，傳統(tǒng)單模光纖的傳輸容量上限將無法滿足未來通信網(wǎng)絡帶寬持續(xù)增長的需求，因而探索光纖新物理維度、采用相互正交的空間模式作為復用信道來進一步提升光纖的傳輸容量具有重要的現(xiàn)實意義。
　　論文針對基于少模光纖的模分復用光傳輸中關鍵技術展開研究，內容涉及模分

2、復用器的設計和性能測試、傳輸用少模光纖的模式相關特性研究、模分復用光傳輸?shù)膶嶒炋剿鞯确矫妗Ｕ撐牡闹饕芯砍晒ǎ?br>　　(1)在彎曲和扭曲作用下，理論分析了少模光纖的模式耦合特性。當光纖受到彎曲和扭曲等外界擾動時，分析得到各矢量模之間耦合強度，結果顯示同一個模群內部簡并模式之間容易發(fā)生耦合，但不同模群之間的模式耦合較弱甚至可以忽略。
　　(2)基于硅基液晶（LCOS）的空間相位調制特性提出并研制出一種可工作于離焦狀態(tài)、偏振復

3、用兼容的模分復用器，可實現(xiàn)少模光纖中任意取向線偏振模的選擇性激勵，完成基模和任意高階模式的兩模復用，模式選擇性高，對離散光學器件位置偏差的容忍度高，便于安裝和維護。同時發(fā)現(xiàn)LCOS的相位調制相關損耗并研究其對模式轉換的影響，并提出相應解決方案。
　　(3)針對光子燈籠型全光纖模分復用器，提出一種測量其功率傳輸矩陣的技術方案，依靠背向反射光功率檢測和數(shù)學計算可以得到光子燈籠的功率傳輸矩陣，進而能夠獲得其插入損耗和模式選擇性等性能參數(shù)

4、。對具有不同端口數(shù)目和不同模式選擇性的光子燈籠開展實驗測試，證明測試方案的可行性與通用性。
　　(4)從偶極子輻射模型和表面波激勵理論出發(fā)，推導出弱耦合少模光纖中瑞利背向散射模式相關特性的數(shù)學模型，并予以實驗驗證。理論獲得了前向傳輸模式與瑞利背向散射強度及模場分布的關系，通過數(shù)值計算分析少模光纖結構參數(shù)對瑞利散射的模式相關特性的影響，結果顯示瑞利散射光以不同比例分布于所有導模中，與前向傳輸光場具有相同模場分布的模式占有最大比例。最

5、后實驗測試了三種不同類型兩模光纖中瑞利背向散射的強度和模場分布，實驗結果與理論預測基本符合。
　　(5)開展12個空間和偏振模式的復用傳輸實驗，驗證了格碼調制（TCM）可為模分復用光傳輸系統(tǒng)帶來編碼增益。在支持6個LP模的少模光纖中開展的12個空間和偏振模式的復用傳輸結果顯示，相比QPSK調制，高級編碼調制TCM-8PSK在硬判決閾值處可獲得1.93dB的OSNR增益。少模光纖環(huán)路的測試結果表明，長距離模分復用系統(tǒng)的模式相關特性影