模分復(fù)用光傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，流媒體、遠(yuǎn)程工作、網(wǎng)絡(luò)游戲、社交網(wǎng)絡(luò)等互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用改變?nèi)藗內(nèi)粘５墓ぷ骱蜕?，高清電視、視頻點播、移動通信等業(yè)務(wù)需求與日俱增，人們對網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求急劇增長。受限于非線性效應(yīng)，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(luò)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(fù)用信道來進(jìn)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(fù)用光傳輸中關(guān)鍵技術(shù)展開研究，內(nèi)容涉及模分

2、復(fù)用器的設(shè)計和性能測試、傳輸用少模光纖的模式相關(guān)特性研究、模分復(fù)用光傳輸?shù)膶嶒炋剿鞯确矫?。論文的主要研究成果包括?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(dāng)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(jié)果顯示同一個模群內(nèi)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(diào)制特性提出并研制出一種可工作于離焦?fàn)顟B(tài)、偏振復(fù)

3、用兼容的模分復(fù)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(fù)用，模式選擇性高，對離散光學(xué)器件位置偏差的容忍度高，便于安裝和維護(hù)。同時發(fā)現(xiàn)LCOS的相位調(diào)制相關(guān)損耗并研究其對模式轉(zhuǎn)換的影響，并提出相應(yīng)解決方案。
　　(3)針對光子燈籠型全光纖模分復(fù)用器，提出一種測量其功率傳輸矩陣的技術(shù)方案，依靠背向反射光功率檢測和數(shù)學(xué)計算可以得到光子燈籠的功率傳輸矩陣，進(jìn)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(dǎo)出弱耦合少模光纖中瑞利背向散射模式相關(guān)特性的數(shù)學(xué)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(guān)系，通過數(shù)值計算分析少模光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)對瑞利散射的模式相關(guān)特性的影響，結(jié)果顯示瑞利散射光以不同比例分布于所有導(dǎo)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(jié)果與理論預(yù)測基本符合。
　　(5)開展12個空間和偏振模式的復(fù)用傳輸實驗，驗證了格碼調(diào)制（TCM）可為模分復(fù)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(fù)用傳輸結(jié)果顯示，相比QPSK調(diào)制，高級編碼調(diào)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(jié)果表明，長距離模分復(fù)用系統(tǒng)的模式相關(guān)特性影