光纤通信论文范文参考 光纤通信毕业论文范文[精选]有关写作资料

目录

1. 第一篇光纤通信论文范文参考：基于高速大容量光纤通信用大芯径光纤及多芯光纤的研制
2. 第二篇光纤通信论文样文：高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术的研究
3. 第三篇光纤通信论文范文模板：高速光纤通信系统中电子色散补偿技术的研究
4. 第四篇光纤通信论文范例：高速光纤通信系统中偏振控制及多载波产生与应用的研究
5. 第五篇光纤通信论文范文格式：基于优化微扰技术的高速多跨距非线性光纤通信系统研究

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第一篇光纤通信论文范文参考：基于高速大容量光纤通信用大芯径光纤及多芯光纤的研制

摘 要 ：新型大模场面积多芯及单芯光纤是传输速率100Gbit/s、1.6Tbit/s甚至100Tbit/s的超高速大容量长距离光纤通信系统的重要组成部分.要构建实用化的高速、大容量全光通信网,增大光纤模场面积,减小非线性效应,扩大光纤的传输容量,是实现高功率大容量传输的必备条件.

本论文结合国家973项目、国家自然科学基金、及*高校基本科研业务费专项资金项目的实施,针对高速大容量长距离光纤通信用大芯径光纤及多芯光纤的设计和制作进行了深入全面的理论分析和实验研究.取得的主要创新性成果如下：

1.分别提出了均匀七芯光纤模型的耦合模理论的归一化模式振幅的完整解析解表达式,以及光纤在长距离传输时功率耦合理论的完整解析解.研究的耦合模理论及功率耦合理论分别考虑了所有纤芯间的耦合——即相邻纤芯和非邻近纤芯的情况.在研究七芯光纤串扰特性时,考虑两种不同情况：中心纤芯激励及外部某一纤芯激励.首次提出了外部某一纤芯激励时的串扰特性,完善了对于七芯光纤芯间串扰的定义.实际制作了一种低串扰型均匀多芯光纤,分别针对中心纤芯激励和外部某一纤芯激励的情况下的串扰给出了实验测量结果,验证了功率耦合理论的正确性.

2.分析并给出了一种低串扰、大模场面积掺氟下陷层多芯光纤的优化设计.系统的研究了掺氟下陷层多芯光纤中不同下陷参数对耦合系数Cmn、芯间串扰XT、基模有效面积Aeff的影响.结果显示通过调整下陷层的结构参数,这种多芯光纤每个纤芯的模场面积可以保持在140-150μm2左右,芯间串扰可以降低至-76dB左右.研究表明这种低串扰、大有效面积掺氟下陷层多芯光纤在大容量、高功率光纤通信系统中具有潜在的应用价值.此外,将掺氟下陷层结构应用于单芯光纤中,制作出了大模场面积掺氟下陷层单芯光纤.

3.提出了一种基于多芯结构的新型双空气孔及四空气孔型多芯-双模-大模场面积光纤结构.首次提出了一种新的定义——双模传输,即通过合理设计光纤结构参量,在二阶模数目减少为两个的同时实现大模场面积传输,实现严格意义上的双模传输(HE11模和HE21模).调整结构参量甚至可以达到单模运转.基模有效面积可以达到4025μm2甚至更高,同时弯曲损耗比普通阶跃型大模场光纤要小得多.

4.提出并研制了一种新型多层芯单模大模场面积低弯曲损耗光纤.纤芯的多层结构可以实现超低的等效平均芯包折射率差,达到10-4甚至10-5量级的水平.研究表明,基模模场面积可以实现100-12000μm2.当最外层为低折射率环时,与具有相同模场面积Aeff的普通阶跃型光纤(SIF)相比,弯曲损耗可以降低1-2个数量级,弯曲性能得到明显改善.实际制作的多层芯光纤结构可以实现大模场面积(236μm2以上)超低弯曲损耗(0.0146dB/turn@R等于0.02m)的目的.

第二篇光纤通信论文样文：高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术的研究

光纤凭借其巨大的带宽、极低的损耗和低廉的造价,成为长距离、大容量通信的首选介质.在追求更高的通信速率和更远的通信距离的过程中,光纤链路中信号损伤的缓解与补偿成为光纤通信系统升级的关键.

在40G系统中,偏振模色散这一原先被忽略的现象逐渐成为限制系统升级的主要因素之一,对于较早铺设的PMD系数较大的光纤链路,必须对偏振模色散进行补偿.在直接检测系统中,电域补偿成本过高,因此在40G直接检测系统中,光域偏振模色散补偿成为克服偏振模色散对系统影响的首选方案.由于偏振模色散具有随机特性,光域偏振模色散补偿主要使用反馈控制结构.采用什么作为反馈控制信号,如何根据反馈信号操控补偿单元,如何尽量减少反馈控制环的时间消耗,这些都是研究者所面临的挑战.

进入100G时代,随着偏振复用、各种高级码型调制格式和相干接收的应用,链路中的色散、偏振串扰、偏振模色散、激光器的相位噪声以及光纤非线性成为系统性能恶化的主要原因.由于采用了相干接收技术,在电域补偿光纤链路中的信号损伤成为可能.如何设计高效的数字信号处理算法来补偿信号损伤成为研究者所面临的新的挑战.

本文围绕高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术这一主题,对40G系统、100G系统和100G以上系统中信号损伤的缓解与补偿技术进行了深入的研究.主要工作包括：

(1)40G系统中采用高级码型调制技术与光域偏振模色散补偿技术相结合的技术方案的实验研究.作为项目核心成员,参与研制国内第一台自适应光域偏振模色散补偿原型机.经过硬件设计和控制算法两方面深度优化,跟踪能力达到45.4u s；在43Gb/s RZ-DQPSK系统中,实验证明该原型机引入的光信噪比代价小于0.8dB,1dB光信噪比代价下可使系统一阶偏振模色散容忍度由17ps提高至45ps；在差分群时延跳变、信号偏振态和偏振主态分别以85rad/s的速度快速变化时达到10小时工作无误码；在1200km传输实验中,达到12小时工作无误码.

(2)100G以上系统中采用高阶QAM码型调制与相干接收的技术方案的研究.提出一种仅使用2电平信号驱动I-Q调制器产生16-QAM的方案,避免了特殊调制器的使用和昂贵的4电平方案；提出针对16-QAM码型的低复杂度的数字信号处理算法,成功实现对色散、偏振串扰、偏振模色散、激光器相位噪声和频率偏差的补偿；仿真测试了上述方案在31种不同链路环境中的性能,实验产生224-Gb/s PM-16-QAM信号,采取相干接收和离线数字信号处理,证明上述方案的可行性.

(3) Hexagonal-16-QAM产生技术以及相应的相干接收机数字信号处理算法的研究.首次提出一种Hexagonal-16-QAM信号的简单可行的产生方案,其星座点在I-Q平面上达到二维密堆积,相比传统的Square-16-QAM,在不改变符号携带比特数目的情况下达到更高的能量利用率；提出针对Hexagonal-16-QAM信号的基于训练序列的相干接收数字信号处理算法；实验实现了100-Gb/s Hexagonal-16-QAM信号的产生和接收.

第三篇光纤通信论文范文模板：高速光纤通信系统中电子色散补偿技术的研究

当前,随着宽带网络的快速发展,海量的数据业务需求引发了各式各样的致力于低成本、高速率的光纤传输系统的开发和研究.光纤传输网正经历着从10Gb/s系统到40Gb/s系统甚至到100Gb/s系统的飞跃,传输距离也大大增加.然而,随着数据量的增加,许多光纤传输中的有害机制成为系统进一步升级的制约因素.色散,作为制约因素的一种,在高速光纤通信系统中对性能的影响起着举足轻重的作用.色散会造成脉冲展宽,并最终导致码间干扰、误码率增加和系统传输性能降低.相较于传统的基于光域的色散补偿方法,电子色散补偿技术由于低成本、自适应性强等特点引起了广泛关注,成为近几年研究的热点.针对光纤链路中随着传输速率的提高、传输距离的增加所带来的信号严重损失,电子色散补偿技术具有强大的处理能力来消除信号畸变带来的影响.被动均衡技术与主动均衡技术可以看作是电子色散补偿的两种方案.被动均衡采用新型调制码型,充分利用其具有的较高色散容限和非线性容限、频谱利用率等特性来提升系统系能.该方案是是一种色散缓解措施.在传统的强度调制/直接检测光纤通信系统中,最常见的NRZ码型已经不能适应长距离传输的要求.新型的基于强度调制的不同占空比RZ码型和基于相位调制的DPSK、DQPSK等由于具有上述的特性更加受到人们关注.目前,伴随着调制技术的进一步发展,产生了频率效率更高的偏振复用系统和正交频分复用系统.信息载体也从基本的幅度、相位信息延伸到偏振态、频率等参量中去.被动均衡技术是为一种“预防式”的均衡技术,其消除信号损伤的作用弱于“主动式”补偿均衡技术.信号损伤对系统的影响不能完全消除被被动均衡技术消除,因而为了能更为有效的减少信号损伤的影响,使得系统性能得以提升,必须采用另外-种具有补偿功能的主动均衡技术.几种典型的均衡器可以作为这种主动式电子色散补偿方案,包括前馈均衡器、判决反馈均衡器和最大似然序列估计均衡器.这些均衡器可以相应的对光纤传输中的色度色散、偏振模色散进行有效补偿.而且随着电子技术以及信号处理技术的飞速发展,被人遗忘的相干检测技术由于其具有卓越的性能得到了重生.在接收机的数字信号处理模块中绝大多数电子色散方案都可以进行.本文针对光纤中的色散现象研究了新型调制格式及其传输性能,直接检测光纤通信系统的电子色散补偿技术以及偏振复用相干检测光纤通信系统的电子色散补偿技术.主要工作可以分为如下几个部分：(1)分析光纤色散的成因以及色度色散、偏振模色散的数学描述形式.简要介绍了基于光学方法的色散补偿技术和基于电域处理的色散补偿技术；(2)研究和分析了包括不同占空比的强度调制和各种相位调制的新型码型.通过Optisystem建立起完整的系统性能综合评估仿真平台,对新型调制格式的色散效应和其他的性能指标,包括非线性容限、接收机灵敏度、噪声灵敏度等进行仿真比较分析.(3)研究了前馈均衡器、判决反馈均衡器和最大似然序列估计均衡器的结构以及特点.分析了基于最小均方误差估计的LMS自适应算法.针对最大似然序列估计均衡器在光纤通信系统中的应用,提出了一种基于柱状图概率密度函数的信道估计方法和基于转换的Viterbi算法.通过Optisystem和Matlab联合仿真了不同均衡器结构在不同调制格式下的色散补偿性能.(4)分析了一种偏振复用QPSK相干检测光纤通信系统.研究产生偏振复用调制格式产生的方法,分析偏振模色散和偏振相关损耗对偏振复用系统所产生的影响.详细介绍了接收机DSP模块中的关键技术.(5)针对解复用算法进行了分析和研究.对恒模算法(CMA)在解复用过程中产生的奇异点现象进行探讨.阐明了奇异点在庞加莱球上的表现形式以及物理本质.分析CMA初始化对消除解复用过程中奇异性的方法.当光纤通信系统中的偏振相关损耗影响不可忽略时,提出约束自重置的CMA和基于负熵最大化的C-QAM独立分量分析算法两种方案进行解复用.最后通过Optisystem和Matlab联合仿真,对偏振复用相干检测光纤通信系统进行了建模和仿真分析.

第四篇光纤通信论文范例：高速光纤通信系统中偏振控制及多载波产生与应用的研究

随着目前通信业务量的不断增长,人们对通信容量及通信速率的要求越来越高.高速光纤通信系统正由原来每波长信道40Gb/s升级到商用化的每信道100Gb/s,实验室也在探索单根光纤实现Tb/s乃至Pb/s的传输系统.因此,一方面我们需要不断研究新技术来满足高速大容量的通信需求；另一方面需要考虑解决速率升级所带来的一系列问题：如色散,非线性效应,偏振效应等问题.论文围绕着这两个问题展开研究.

针对第一个问题,主要采用新型码型调制格式与复用技术相结合来实现.目前DQPSK,16QAM等高级调制格式与偏分复用,频分复用技术相结合成为实现太比特高速光纤通信传输系统的研究热点,其中频分复用技术中基于循环频移器的频率锁定多载波产生方案,是实现太比特传输的一个关键技术.针对第二个问题,光纤链路升级会使一些线性和非线性效应变得更加明显.这就需要对各种损伤进行缓解补偿.目前对于信号损伤的补偿方式大体分为两种,一种是直接接收系统中光域或电域的补偿.另外一种是相干接收系统中应用数字信号处理模块中的各种均衡算法,实现对色度色散、偏振模色散和非线性效应等损伤的有效补偿.

针对以上两个问题,本文分别研究了各种码型的调制技术,偏振控制技术及多载波的产生及应用.重点研究了一种光域的偏振模色散补偿器(OPMDC),实现了在委托方的单信道43Gb/sRZ-DQPSK波分复用商用系统中正常运行,在偏振态、差分群时延及偏振主态实时快速变化条件下,完成了偏振模色散(PMD)的自适应补偿.另外研究了基于循环频移器的多载波产生及其应用于2.56Tb/S CO-WDM传输实验系统.主要研究工作分为以下几个部分：

(1)研究了光纤通信系统中几种常用的调制码型,包括幅度调制码型(OOK、PSBT),相位调制码型(DPSK、DQPSK),正交幅度调制码型(16QAM).理论分析了各种码型的产生和接收方案,并进行了仿真和实验验证.最后讨论了及偏分复用解复用技术方案,为后续研究的开展奠定了良好的基础.

(2)理论研究了偏振模色散补偿原理和实现方案,成功研制了国内第一台商用光域偏振模色散补偿样机.同时在实际系统中对样机的工作性能进行了测试,实现了43-Gb/s RZ-DQPSK信号在1200-km光纤传输链路中12小时无误码传输.该样机指标超过了美国同类产品OTS-5450PMD补偿器.论文最后分析了偏振稳定的工作原理,并进行了实验验证.

(3)研究了基于单边带调制器的频率锁定多载波光源的产生原理和实现方案,讨论分析了影响其平坦度及稳定性的各种因素,包括单边带调制器本身的不理想、加载的直流偏置电压不准确、以及加载的射频信号不平衡；滤波器的性能不理想；放大器的输出功率及偏振控制器的作用.根据以上分析研究,实验中优化关键参数,做好器件选型,产生了50个高平坦度、高稳定度的多载波光源,其最大峰值功率差和方均根(RMS, root mean square)分别为1.5dB和0.3dB,超过了国内外同行的研究指标.

(4)应用高质量的多载波光源,搭建了2.56Tbit/s传输实验系统,分析了其传输性能.另外,首次创新地利用多载波光源加载不同调制信号作为相邻信道,模拟实际WDM混合传输系统.并研究了交叉相位调制产生的非线性效应对256Gb/s PDM-RZ-16QAM信号性能的影响.

总之,本论文的工作集中在对高速光纤通信系统中偏振控制技术和频率锁定多载波光源产生和应用做了较为系统的研究.从目前亟需要解决的实际问题出发,建立了相应的物理模型和数学模型,提出了一些创新的研究思路和解决方案,并进行了实验验证.

第五篇光纤通信论文范文格式：基于优化微扰技术的高速多跨距非线性光纤通信系统研究

在高速多跨距非线性光纤通信系统中,光纤色散和非线性效应对通信质量的影响日益严重,已成为限制光纤通信系统向更高容量发展的主要因素.因而在现有设备的基础上对系统进行有效的色散和非线性效应补偿,提高信道容量已成为当前光纤通信领域一个主要的研究方向.本文提出了基于加权微扰技术的数字反向传输,分别在波分复用(WDM)系统和偏振波分复用(PDM-WDM)系统中对光纤色散和非线性进行了同步补偿,显著地提高了补偿精度,降低了所需计算量；提出利用分段微扰技术对含非线性噪声的多跨距光纤通信系统的信道容量进行了解析计算,获得了不同传输速率及不同非线性系数下信道容量随输入功率变化的曲线；在短计算步长下提出了简化微扰技术,有效地降低了所需计算量；在多跨距光纤传输中提出了低阶改进微扰技术,为非线性效应的分析及补偿提供了更为精确的半解析模型.本文主要的创新研究内容及重要结论如下：

提出了加权微扰技术(APT),不仅使传统的微扰理论适用于数字反向传输,而且引入了加权非迭代概念首次得到了一个反向传输后的非迭代递归解析输出信号表达式,大大降低所需运算量的同时提高了传统微扰技术的精确度,并且可以对WDM系统中信道间的色散走离失真及色散和非线性效应之间的相互作用进行补偿.理论研究及数值仿真结果表明,相对传统数字反向传输,基于加权微扰技术的数字反向传输在每信道每抽样点上能减少6Nspan个乘法计算数量.并且当输入功率大于-2dBm,能降低对重采样速率的需求,同时拥有更高的补偿精度.在计算步长等于跨距长度,输入功率为3dBm时能有效地提高2.4dB系统Q值.

基于加权微扰技术,推导出了偏振复用-波分复用(PDM-WDM)系统中反向耦合Manakov方程组的半解析解,通过递归运算获得了此系统中多跨距光纤传输链路的输出信号半解析表达式.得到PDM-WDM系统中基于加权微扰技术的数字反向传输原理图,并对所需的计算量进行了理论分析,研究结果表明加权微扰技术在每信道每抽样点上能减少17Nspaan个乘法计算数量.由数值仿真结果对比可知,在输入功率等于2dBm,非线性系数为3.5(W·,km)-1时,基于加权微扰技术的数字反向传输系统Q值比传统数字反向传输系统Q值提高了46%.当系统信道数为24,输入功率为-1dBm时,系统Q值有3.5dB的提高.高非线性系数、高输入功率和多信道下加权微扰技术拥有更好的补偿效果.

提出利用分段微扰技术对含乘性噪声的多跨距非线性光纤通信系统的信道容量进行解析计算.获得了关于输入输出的条件概率转移密度函数的半解析表达式.在同时考虑光纤损耗、色散、Kerr非线性效应及ASE噪声的情况下,解析推导出了信道容量的表达式.计算分析了系统各参数对信道容量产生的影响,结果表明信道容量不会随着输入功率的提高而单调增大,而是在达到一个峰值点后随着输入功率的继续增大而减小；光纤非线性效应对信道容量的影响严重,在高输入功率和长距离传输下会加速信道容量的衰减；在输入功率小于9mW的情况下,通过提高系统传输速率(>,40Gbit/s),可以获得更大的信道容量峰值,但是在高输入功率条件下这种效果将明显减弱.

为减少传统微扰方法的计算量,在小计算步长下提出了简化微扰技术.理论推导和数值仿真计算得到当计算步长小于30km时,简化微扰技术能保持较高计算精度的同时有效降低运算量,可取代传统微扰方法来使用.在多跨距非线性光纤传输链路中提出了低阶改进微扰技术,理论分析表明低阶改进微扰技术在只取一阶微扰解的情况下能有效补偿高阶微扰项舍弃所带来的计算误差,提高计算精度.数值仿真结果表明低阶改进微扰技术在输入功率为8mW,传输距离为120km时,提高2.1dB计算精度,并且随着传输距离和输入功率的继续增大计算精度提高更为显著.

综合上述研究结果可知,本文提出四种优化微扰技术为高速多跨距非线性光纤系统性能的优化及信道容量的解析计算提供了更为精确有效的计算模型,对进一步提高系统传输速率、扩大通信容量的相关研究具有重要的理论和应用价值.

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