长距离准单模传输系统的研究

摘要

随着互联网时代的到来，人们对于网络容量的需求出现了爆炸式的增长。作为互联网的基石，现有的光纤通信系统正承受着越来越大的压力。受单模光纤的空间维度所限，在可预见的未来，单模光纤通信系统的传输容量将会快速逼近其香农极限。而少模光纤的出现则将是一种解决未来光通信系统容量危机的有效办法，但由于少模光通信器件的不成熟，少模光纤通信系统距离走向实际应用还尚需时日。
　　然而，作为少模光纤传输系统的重要过渡阶段，准单模传输系统利用少模光纤传输单个模式，充分发挥了少模光纤大模场面积特性以及较高的非线性容限的优势，可大幅降低非线性损伤对传输信号的影响，提升系统的传输容量。
　　本文正是围绕准单模传输这一中心目标，对于长跨距、长距离的准单模传输系统进行了深入的研究。主要的工作内容包括以下几个方面：
　　（1）理论研究了模式正交性的原理，对于少模光纤中模式耦合的产生机制进行了研究和分析，并建立了光纤链路的数学模型，理论证明了利用自适应算法可以在数字域对模式耦合的损伤进行补偿。
　　（2）分析和研究了模式群延迟的测量技术原理，搭建了实际的测试系统，对于少模光纤中的模式群延迟进行了测量，为准单模传输系统中 DSP算法抽头数量的确定奠定了基础。
　　（3）分析了相干光检测技术原理，开发了一整套的数字信号处理算法，用于PM-QPSK准单模传输系统中的信号解调和数据恢复，尤其是多径干扰补偿算法的使用，有效地弥补了准单模传输系统中模式耦合所引起的损伤。
　　（4）开展了长距离、长跨距的准单模传输系统研究，分别进行了纯EDFA放大的准单模传输实验、Raman辅助 EDFA放大的准单模传输实验以及长距离的双向准单模传输实验。在大抽头的CMA算法的帮助下，有效地补偿了少模光纤中由多径干扰所产生的损伤，分别实现了2500km、2100km和2200km的传输距离。

目录

声明

第1章绪 论

1.1 论文研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本论文的主要内容和工作

第二章少模光纤与准单模传输系统

2.1 少模光纤的特性

2.2 少模光纤模分复用系统的损伤

2.3 长距离的准单模传输系统

2.4 本章小结

第三章少模光纤中模式群延时的测量

3.1 引言

3.2 模式群延时测量的原理

3.3 模式群延时测量实验

3.4 本章小结

第四章相干光通信系统中的关键性技术

4.1 引言

4.2 相干光检测技术原理

4.3 PM-QPSK相干接收机中数字信号处理技术

4.4 本章小结

第五章长距离准单模传输系统的实验研究

5.1 纯EDFA放大的准单模通信系统

5.2 Raman辅助EDFA放大的准单模通信系统

5.3 长距离的双向准单模传输系统实验研究

5.4 本章小结

第六章总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢