近年來,隨著通信行業(yè)的迅速發(fā)展,5G技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等信息化帶寬消耗型業(yè)務(wù)的不斷涌現(xiàn),全球網(wǎng)絡(luò)帶寬需求飛速增長。然而單模光纖由于固有的非線性效應(yīng),其傳輸容量已逼近香農(nóng)極限。基于少模光纖的模分復(fù)用系統(tǒng)將少模光纖內(nèi)多個正交的模式作為信號的載體,實現(xiàn)多路信號的同時傳輸,從而令通信系統(tǒng)的容量數(shù)倍提升。然而與單模光纖相比,少模光纖具有模式相關(guān)損耗、模式耦合以及差分模群時延等獨有的損傷,這些損傷將會破壞模式之間的正交性,導致信號在傳輸過程中存在著嚴重的信道串擾和碼間干擾,從而影響模分復(fù)用系統(tǒng)的通信質(zhì)量。對于差分模式群時延、模式耦合等損傷對信號的影響,我們可以利用MIMO系統(tǒng)中的信號均衡算法對其進行有效補償。但隨著系統(tǒng)傳輸距離的增加,模式相關(guān)損耗將不斷累積,當模式相關(guān)損耗積累到一定程度時,模分復(fù)用系統(tǒng)的信道傳輸矩陣正交性將會遭到嚴重破壞,這將導致傳統(tǒng)信號均衡算法的性能急劇下降,甚至無法適用。因此,研究一種模式相關(guān)損耗損傷模分復(fù)用系統(tǒng)的解復(fù)用方法是本文的重點。本文的具體工作如下:首先,詳細介紹了少模光纖的基本概念與結(jié)構(gòu),從數(shù)學的角度上對少模光纖的模式特性進行分析,并驗證了空間模式之間的正交... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

光纖通信系統(tǒng)演進過程

的自由度可以利用，即空間自由度。因此基于該自由度的空分復(fù)用[14-16]（SpaceDivisionMultiplexig,SDM）技術(shù)被提出。能夠用于SDM系統(tǒng)傳輸?shù)墓饫w大致分為兩種：一種是多芯光纖[17]（MulticoreFiber,MCF），另一種是多模光纖[18]（MultimodeFiber,MMF）或少模光纖（FewModeFiber,FMF）。其中少模光纖由于具有低傳輸損耗、低色度色散以及低非線性效應(yīng)等優(yōu)勢，可用于長距離的傳輸因此受到大家的青睞。因而，以少模光纖作為傳輸媒介的模分復(fù)用（ModeDivisionMultiplexig,MDM）通信已逐漸成了光通信領(lǐng)域的一個熱門方向[19,20]。圖1.2光纖通信系統(tǒng)擴容技術(shù)基于少模光纖的MDM系統(tǒng)，將少模光纖內(nèi)多個相互正交的模式作為信號的載體，實現(xiàn)多路信號的同時傳輸，從而令通信系統(tǒng)的容量數(shù)倍提升[21]。然而由于少模光纖模場分布的差異以及少模光纖等光器件在制造過程中存在的缺陷。這些因素將導致MDM系統(tǒng)中產(chǎn)生模式耦合（ModeCoupling,MC）、差分模群時延（DifferentialModeGroupDelay,DMGD）和模式相關(guān)損耗（ModeDependentLoss,

第2章基于少模光纖的模分復(fù)用系統(tǒng)7第2章基于少模光纖的模分復(fù)用系統(tǒng)少模光纖相比于單模和多模光纖具有較好的模式特性優(yōu)勢而被眾多學者關(guān)注，在未來的高速數(shù)據(jù)流量爆發(fā)的背景下，少模光纖將作為一種新型傳輸介質(zhì)備受關(guān)注。本章首先對少模光纖的基本原理進行簡要介紹，麥克斯韋方程組推導出光纖的基本模式理論，并利用Lorentz互易定理證明了空間模式之間的正交性。接下來MDM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行詳細介紹。著重地分析了少模光纖傳輸鏈路中的MC、DMGD以及MDL等獨有的損傷的機制，以此為基礎(chǔ)建立了少模鏈路傳輸模型，為后續(xù)設(shè)計MDM系統(tǒng)損傷補償方法提供了理論基矗2.1少模光纖和模式2.1.1少模光纖光纖是一種用來傳輸光波的介質(zhì)波導[54]，由于其具有頻帶寬、成本低、損耗低、重量輕、抗干擾能力強等顯著的優(yōu)勢，目前已成為通信領(lǐng)域中最主要的傳輸媒質(zhì)。光纖主要由涂覆層、包層、纖芯三大部分構(gòu)成的，其中，涂覆層的作用是保護包層與纖芯，避免它們受到外界因素的損傷。包層和纖芯的主要構(gòu)成成分為二氧化硅，可以利用摻雜不同濃度雜質(zhì)的方式來調(diào)節(jié)折射率的大校為了使光波在光纖中傳輸不發(fā)生“泄露”，需要確保光波能夠在纖芯與包層的邊界上實現(xiàn)全反射，因此纖芯的折射率1n要高于包層的折射率2n。圖2.1給出了光纖基本結(jié)構(gòu)的示意圖，其中，纖芯與包層的半徑分別為a與b。圖2.1光纖結(jié)構(gòu)示意圖光纖可根據(jù)纖芯支持的模式數(shù)量分為：單模光纖、少模光纖以及多模光纖。其中，單模光纖只能夠承載基模也就是01LP模式的傳輸，并且纖芯直徑也很小，

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于無約束頻域均衡的模分復(fù)用系統(tǒng)解復(fù)用技術(shù)[J]. 黃成斌,胡貴軍.  中國激光. 2017(06)
[2]基于少模光纖的模分復(fù)用光傳輸技術(shù)[J]. 付松年,于大偉.  科技導報. 2016(16)
[3]基于格基約減輔助的低復(fù)雜度MIMO信號檢測算法[J]. 王明月,周圍,景小榮.  電訊技術(shù). 2015(08)



本文編號：3371533