少模光纤散射特性研究

论文摘要

随着通信技术的飞速发展,尤其是近年来互联网+、宽带中国的提出以及5G建设的不断推进,使全球网络对带宽的需求不断飙升,单模光纤的通信容量已经逐渐逼近其香农极限。基于少模光纤的模分复用技术因其能够支持多个正交模式并行传输,可以成倍扩大系统容量受到了光学工作者的关注。光散射是少模光纤本身的特性,少模光纤中的光散射会影响模分复用系统性能,其中瑞利散射是造成少模光纤各空间模式损耗的主要原因,受激布里渊散射限制了各个空间模式的入射功率。因此,研究少模光纤各空间模式瑞利散射和受激布里渊散射特性是一件很重要的工作。这对于量化损伤与少模光纤参数之间关系、优化设计少模光纤结构,改善模分复用系统传输性能等方面具有重要意义。本文紧紧围绕少模光纤中的瑞利散射和受激布里渊散射特性,在深入研究少模光纤中的背向瑞利散射理论及少模光纤中布里渊散射理论的基础上,分别对少模光纤背向瑞利散射和受激布里渊散射阈值测量进行了深入的研究。本文具体工作如下:首先利用光波导理论对少模光纤的模式理论和模式之间的正交性进行了详细的推导,给出光纤中低阶线性偏振模式的截止频率以及模态仿真图,介绍了光纤中的模式耦合和光纤中存在的三种散射。接着分析了少模光纤中的背向瑞利散射理论,搭建了少模光纤背向瑞利散射测量实验系统,成功测量了少模光纤各个模式的背向瑞利散射曲线,研究了背向瑞利散射功率与入射光脉冲宽度的关系。基于背向瑞利散射理论推导了少模光纤模式耦合理论,利用少模光纤背向瑞利散射功率计算了4km六模光纤各高阶模式与基模之间的耦合系数,LP01模式与LP11a模式、LP11b模式、LP21a模式、LP21b模式、LP02模式之间的耦合系数分别为-23.34dB/km、-23.65dB/km、-26.04dB/km、-26.35dB/km、-20.37dB/km,实验结果与传输方法测量结果相吻合。其次理论分析了少模光纤中的布里渊散射特性,推导了少模光纤的受激布里渊散射阈值理论,给出了两种少模光纤各个模式的受激布里渊散射阈值随光纤长度的变化曲线。然后基于双光子灯笼结合少模光纤环形器搭建了少模光纤各个模式受激布里渊散射阈值测量实验系统,对实验系统各个部分进行了详细的介绍,给出各个关键器件的参数。利用搭建的实验系统测量了9.8km两模光纤以及11km四模光纤各个模式的受激布里渊散射阈值,测量结果与理论分析值误差在0.7dB以内,然后分析了可能引起误差的因素。最后对本文的主要工作进行了归纳与总结,客观了评价本文关于少模光纤背向瑞利散射测量及应用和各个模式受激布里渊散射阈值的理论分析及测量实验系统,对少模光纤背向瑞利散射以及受激布里渊散射以后的研究方向进行了展望。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈威成

导师: 胡贵军

关键词: 模分复用,少模光纤,背向瑞利散射,受激布里渊散射阈值

来源: 吉林大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 吉林大学

分类号: TN253

总页数: 66

文件大小: 3471K

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