大容量光纖傳輸系統(tǒng)中模分復用關鍵技術研究.pdf

1、在全球數(shù)據(jù)流量爆發(fā)式增長的背景下，單模光纖通信系統(tǒng)容量已越來越接近其非線性香農(nóng)極限。作為突破單模光纖容量極限的一種新的擴容技術，模式復用技術通過挖掘模式這一新的自由度可以成倍提升光纖通信系統(tǒng)容量。然而，在實際的基于少模光纖的模式復用系統(tǒng)中，模式耦合以及差分模式群時延等損傷會嚴重劣化模式復用系統(tǒng)的傳輸性能、限制模式復用系統(tǒng)的傳輸距離。在模式耦合和差分模式群時延的共同作用下，信號在模式復用系統(tǒng)中的傳輸過程要比單模光纖系統(tǒng)更為復雜，系統(tǒng)每路輸

2、出信號都是多路輸入信號與信道沖激響應線性卷積的疊加。因此，本論文針對少模光纖模式串擾以及模式耦合、色散對模式復用系統(tǒng)性能的影響等熱點問題進行深入研究，主要研究工作如下:
　　(1)對少模光纖中的模式串擾問題進行了仿真研究?；陔姶艌隼碚搶ι倌９饫w的模式進行了分析，仿真出了少模光纖中四個模式的模場分布，從電磁場理論推導了模式的正交性，驗證了少模光纖進行模式復用的可行性;隨后基于射線理論對少模光纖中的模式串擾問題進行了仿真分析，仿真得

3、出了重要結(jié)論，不同模式的光信號進入少模光纖的位置越集中，入射角度越大，少模光纖的相對折射率差越小，模式間串擾越大。
　　(2)基于對少模光纖模式特性的仿真研究，重點分析了模式耦合和差分模式群時延的產(chǎn)生機理及其對不同模式的具體影響，得出重要結(jié)論，少模光纖中兩個模式的傳輸常數(shù)差值較小時，耦合模場強度較大;對于傳輸常數(shù)相差很大的兩個模式，在傳輸過程中所產(chǎn)生的模間耦合反而很小;高階模式的偏振模色散大于低階模，但是相比于模式色散，偏振模色散

4、可以忽略不計。在綜合考慮上述損傷因素的前提下，分別采用了耦合模理論法和矩陣傳輸法對模式復用系統(tǒng)進行了仿真建模，對比了兩種建模方法的計算復雜度，得出結(jié)論，矩陣傳輸法更適用于模式復用系統(tǒng)建模。最后對模式復用系統(tǒng)中的色散補償和MIMO均衡技術進行了分析，確定本論文仿真系統(tǒng)采用色散補償光纖進行色散補償，MIMO均衡采用恒模算法。
　　(3)在OptiSystem軟件平臺上搭建了2×2相干檢測MDM系統(tǒng)，通過仿真分析色散、模式耦合等損傷對系