基于模分复用的高速光纤通信系统的关键技术研究

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1、分类号学号M201172906学校代码10487密级硕士学位论文基于模分复用的高速光纤通信系统的关键技术研究学位申请人：谢意维学科专业：光电信息工程指导教师：张敏明副教授答辩日期：2014.1.11 ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringThekeytechnologiesofhigh-speedopticalfibercommunicationsystembasedonmodedi

2、visionmultiplexingCandidate:XieYiweiMajor:Opto-electronicInformationEngineeringSupervisor:AssociateProf.ZhangMinmingHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2014 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已

3、经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)

4、学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日 华中科技大学硕士学位论文摘要当今传输系统主要媒介单模光纤由于自身固有的非线性效应，以目前的发展趋势来看，单模光纤可能在不远未来达到“带宽瓶颈”，因此寻求一种能解决单模光纤“带宽瓶颈”的新型光纤传输技术成为全世界研究热点，基于少模光纤的模分复用传输就是在这种大背景下应运而生的。模分复用技术利用少模光纤中有限稳定的模式作为独立信道传递信息，成倍地提高单根光纤传输容量和频谱效率，与此同时，传输性能也不受损失。本论文从模分复用的基本原理出发，讨论了模分复用系统的基本构成及关键技

5、术。主要研究内容包括少模光纤的设计与优化、模式选择性激励技术、和模分复用/解复用器。在理论分析少模光纤的模式相关特性的基础上，设计并制备了阶跃折射率分布少模光纤，该光纤支持4个导模传输，各个模式的有效面积大，实测基模的损耗在1550nm为0.23dB/km，可有效地支持模分复用传输系统应用。在分析已有模式选择性激励机理和实现方法的基础上，设计并实现了一种基于倾斜/非倾斜光纤光栅的全光纤模式转换器，成功实现基模到LP11和LP02模转换；设计基于少模光纤耦合器的模分复用/解复用器实现LP01，LP11和LP02模式的低损耗复用/

6、解复用。设计的少模光纤模分复用传输系统具有高模式对比度、低插入损耗、制作维护简单且尺寸小等优点。关键词：光纤通信少模光纤模分复用模分复用/解复用器I 华中科技大学硕士学位论文AbstractThemainmediumofcurrenttansmissionsystemsinglemodefiber(SMF)mayreachtheforeseen“capacitycrunch”duetoitsinherentnonlineareffects.Therefore,itisvitalimportanttoexploreasuitab

7、leopticaltransporttechniquetoresolvethebandwidthlimitofSMF.Themodedivisionmultiplexing(MDM)basedonfewmodefiber(FMF)isrevivedunderthisbackground.ThelimitedandstablemodesareusedasindependentsignalchannelsforMDMtransmission,whichcanexponentiallyincreasethesystemcapacit

8、yandspectralefficiencywithnegligibleperformanceimpairments.Thethesisstartsfromthebasicprinciple,describesthebasicstructureandkeytechniques