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基于光子燈籠的模分復(fù)用相干光傳輸信號(hào)損傷及補(bǔ)償?shù)难芯?/H1>
發(fā)布時(shí)間:2020-12-13 05:06
  少模光纖具有比單模光纖更多的模式信道和更低的非線性效應(yīng),以及比多模光纖更低的模間色散,利用少模光纖搭建的模分復(fù)用傳輸系統(tǒng)能夠成倍擴(kuò)增單模光纖系統(tǒng)的傳輸容量,并且具備實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸?shù)臈l件,因此成為了傳統(tǒng)單模光纖系統(tǒng)擴(kuò)容的熱門方案之一。但是由于模式復(fù)用器/解復(fù)用器的性能缺陷、少模光纖折射率分布不均、光纖放大器增益曲線不平坦等原因,少模光纖信道中存在差分模式群時(shí)延、模式耦合和模式相關(guān)損耗三種固有損傷,會(huì)對(duì)模式信號(hào)的傳輸造成很大的影響。能否在傳輸過程中對(duì)信道損傷進(jìn)行控制并在接收端對(duì)信號(hào)進(jìn)行有效的補(bǔ)償,成為了模分復(fù)用系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)大容量、長(zhǎng)距離、高速率傳輸?shù)年P(guān)鍵。本文依托縱向科研項(xiàng)目,針對(duì)少模光纖模分復(fù)用系統(tǒng)中固有損傷產(chǎn)生的原因、損傷的控制方法和信號(hào)補(bǔ)償算法的工作性能的研究開展如下工作:1、對(duì)模分復(fù)用相干通信系統(tǒng)的基本概念進(jìn)行介紹,推導(dǎo)了線性極化模的定義和少模光纖中模式的正交性,分析了少模光纖中三種固有損傷的產(chǎn)生原因,為模分復(fù)用相干通信系統(tǒng)搭建提供理論基礎(chǔ)。2、基于矩陣傳輸理論,對(duì)少模光纖信道進(jìn)行建模,從數(shù)學(xué)角度分析三種固有損傷對(duì)信號(hào)造成的影響,為之后信號(hào)補(bǔ)償算法的研究進(jìn)行了理論鋪墊。3、根據(jù)建立... 

【文章來源】:電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】:77 頁

【學(xué)位級(jí)別】:碩士

【部分圖文】:

基于光子燈籠的模分復(fù)用相干光傳輸信號(hào)損傷及補(bǔ)償?shù)难芯? src='http://image.cnki.net/getimage.ashx?id=1020811742.nh0001'  style='max-width:500px'></p><br> 光纖通信技術(shù)演進(jìn)[2]<br><p align='center'><img src='http://image.cnki.net/getimage.ashx?id=1020811742.nh0002' alt='示意圖,燈籠,光子,示意圖' style='max-width:500px'></p><br> 第二章)模分復(fù)用相干傳輸系統(tǒng)19圖2-14)熔融拉錐制作光子燈籠示意圖2.3)模分復(fù)用系統(tǒng)中的損傷2.3.1)差分模式群時(shí)延少模光纖中存在不止一個(gè)模式,各模式在少模光纖中傳播的速度是不相同的,如圖2-15所示,各模式光波從發(fā)送端到達(dá)接收端所需的時(shí)間存在時(shí)延,這種時(shí)延稱為模式群時(shí)延(Mode)Group)Delay,MGD),線性偏振模LPmn的模式群時(shí)延可以以公式(2-17)表示:2LP112mngoddcdkcd===)(2-17)公式中g(shù)v為模式群速度,c為真空中光速,為光波的波長(zhǎng),為光波的傳播常數(shù)。將各模式從發(fā)送端到達(dá)接收端的時(shí)延差稱為差分模式群時(shí)延(Differential)Mode)Group)Delay,DMGD)。因?yàn)閭鞑コ?shù)的不同,非簡(jiǎn)并模式之間會(huì)存在DMGD,而實(shí)際使用過程中少模光纖徑向折射率會(huì)發(fā)生抖動(dòng),導(dǎo)致簡(jiǎn)并模的傳播常數(shù)發(fā)生變化,所以簡(jiǎn)并模之間也存在著DMGD。模式1模式2模式3圖2-15)三個(gè)模式在少模光纖中產(chǎn)生DMGD示意圖少模光纖中的差分模式群時(shí)延會(huì)與模式耦合相互作用,給接收端的信號(hào)恢復(fù)帶來嚴(yán)重影響。DMGD的長(zhǎng)度決定了模分復(fù)用系統(tǒng)信道的沖激響應(yīng)長(zhǎng)度,所以接收端的均衡濾波器抽頭長(zhǎng)度必須大于DMGD影響的碼元個(gè)數(shù)才能有效的恢復(fù)信號(hào)[55],這樣會(huì)大大增加濾波器的計(jì)算復(fù)雜度,消耗計(jì)算資源?梢酝ㄟ^使用漸變折射 <br><br><p align='center'><img src='http://image.cnki.net/getimage.ashx?id=1020811742.nh0003' alt='序列,雙模式,平臺(tái)結(jié)構(gòu),系統(tǒng)仿真' style='max-width:500px'></p><br> 電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文26處理均由Matlab軟件編寫的程序聯(lián)合VPI模塊共同實(shí)現(xiàn)。該仿真系統(tǒng)的兩個(gè)鏈路表示兩個(gè)模式信道,分別用X和Y指代。圖3-2)MDM雙模式傳輸系統(tǒng)仿真平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖發(fā)送端通過調(diào)用Matlab程序生成數(shù)字信號(hào),程序首先對(duì)預(yù)先生成的偽隨機(jī)二進(jìn)制序列(Pseudo-Random)Binary)Sequence,PRBS)進(jìn)行格雷編碼并將其映射到16QAM調(diào)制格式,映射完成的數(shù)字信號(hào)被輸入到發(fā)送模塊中的IQ調(diào)制器進(jìn)行IQ調(diào)制,用于IQ調(diào)制的光載波工作波長(zhǎng)為1550nm,產(chǎn)生光載波的激光器線寬為100kHz。由IQ調(diào)制器調(diào)制完成的兩路信號(hào)被分別注入X和Y鏈路進(jìn)行傳輸,速率為12.5GBaud。在設(shè)定少模光纖傳輸鏈路參數(shù)階段,依據(jù)3.1節(jié)中的信道模型采用了“分段傳輸,分段耦合”的思想,將傳輸信道分為固定長(zhǎng)度為的循環(huán)傳輸段,在傳輸段中設(shè)定色散、衰減系數(shù)和延時(shí),傳輸段中設(shè)有光信號(hào)放大器用于彌補(bǔ)傳輸過程中的功率衰減,X和Y鏈路的傳輸段末尾通過耦合矩陣引入信號(hào)的耦合,傳輸段經(jīng)過loop)次循環(huán)后達(dá)到總的傳輸距離。仿真系統(tǒng)中的耦合矩陣模塊如圖3-3所示。)圖3-3)信號(hào)耦合模塊基于矩陣傳輸模型,少模光纖信道中的模式耦合可以通過耦合矩陣表示,公式 <br><!--https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CMFD&dbname=CMFD202002&filename=1020811742.nh&v=ZHBy9YSMd1dvyQTT%25mmd2FdflobTWw05RfvBKAVAl60e1GAjTDObcDLuJzluvoI%25mmd2F5rSk9-->
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