高阶模补偿单模光纤色散技术研究

摘要

随着现代光纤通信的迅速发展,色散成了限制光纤通信发展的主要因素,尤其是随着高速率和DWDM系统的高速发展.在高速率、超长距离的光纤通信系统中,必须进行色散补偿才能满足通信系统进一步传输的要求.从理论上分析了单模光纤的色散,推导出了波导色散与波长关系的具体公式,它对研究色散补偿有着很大的意义.综述了几种常见色散补偿技术如光纤光栅补偿技术、光纤色散补偿技术等,论述了它们补偿的原理、应用和未来的发展,并分析了各种色散补偿技术的优缺点.该文工作的重点是研究高阶模色散补偿技术.通过理论分析得出高阶模用于色散补偿时,它具有很大的负色散值;并通过计算还得出,高阶模有很大的色散补偿品质因素,这个研究结果对光纤通信系统中的色散补偿有着重大意义.特别是LP02模具有良好的负色散值和能量分布,所以选用了LP02模作为高阶模补偿的模式.根据高阶模LP02模色散补偿特性,设计出了高阶模色散补偿方案,并且重点设计了LP01模和LP02模相互转换的模式转换器.利用二元光学知识和光束整形原理对模式转换器作了理论分析与设计,计算出了模式转换器中两个相位元件的相位分布及相关参数,并作了详细的讨论与分析,为进一步设计二元光学器件打下了良好的基础.最后,文章对整个补偿方案进行了仿真.通过仿真研究可以看出高阶模色散补偿技术比一般的基模色散补偿技术具有更多的优点,对进一步研究色散补偿具有重要意义和一定的参考价值.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1光纤通信系统中的色散和补偿的重要性

1.2国内外色散补偿技术的研究及现状

1.3论文的主要工作和内容安排

第二章光纤色散的理论分析

2.1色散的理论分析与计算

2.1.1材料色散

2.1.2波导色散

2.2单模光纤中的偏振模色散(PMD)及补偿

第三章单模光纤色散补偿技术

3.1单模光纤

3.2色散补偿技术

3.2.1预啁啾技术

3.2.2色散支持传输法

3.2.3双二进制编码技术

3.2.4频谱反转法

3.2.5虚像相位阵列法

3.2.6光纤光栅补偿技术

3.2.7色散补偿光纤补偿技术

3.3各种色散补偿技术的比较

第四章高阶模补偿单模光纤色散技术研究

4.1高阶模色散补偿的理论分析

4.1.1补偿原理

4.1.2高阶模色散特性的研究

4.2 LP02模用于色散补偿的研究

4.2.1选用LP02用于色散补偿的原因

4.2.2 LP02模色散补偿能力的分析

4.3 LP02模色散补偿方案

第五章模式转换器的实现和系统仿真

5.1模式转换器的转换原理

5.2模式转换器的实现

5.2.1光纤中传输模式的能量分布

5.2.2实现模式转换器的理论分析

5.3实验仿真

5.3.1色散补偿光纤的参数设计

5.3.2相位元件P1、P2的相位分布设计

5.3.3系统仿真

第六章总结与展望

参考文献

致谢

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