基于少模光纤的3×34 Gb/s PDM-QPSK信号模分复用实验

为了成倍地提高通信系统的传输容量,采用10 km少模光纤构建3×3模分复用实验平台,模式的转换及复用通过模式选择性光子灯笼实现,以相位调制-相干接收方式完成光信号的调制与检测,最终实现3×34 Gb/s偏振复用—正交相移键控(PDM-QPSK)信号的有效传输.研究结果表明:如果保持LP01、LP11和LP21的接收功率...     

少模光纤中模式选择性激励技术北大核心

基于少模光纤的模分复用系统能继续提高光纤通信系统的传输容量,目前已成为全球的研究热点。在介绍了少模光纤设计后,文章对3种模式选择性激励技术(偏移注入、长周期光纤光栅和空间光调制)的激励机制、特点及实现进行了研究,并重点介绍了基于空间光调制的模式选择性激励技术。     

消除模间干涉现象的光纤光栅模式转换器

光纤通信技术占据了目前通信传输的主要地位,但基于波分复用技术的单模光纤通信系统目前则面临着严重的信道容量危机,因此基于多模/少模光纤的模分复用技术逐渐得到了人们的重视。模式转换器是模分复用技术中的重要器件之一,而长周期光纤光栅是一种很好的全光纤模式转换器。在利用长周期光纤光栅完成LP01到LP11模式转换的基础上,这种新型的模式转换器利用多模光纤消除了模式间干涉,从而使模式转换的模式纯度更高、稳定性更好,在模式转换效率达到99.5%的同时还可以保证几乎没有模式间干涉现象的产生。同时,这种模式转换器的多种传感特性也良好,其对拉力有着很好的线性灵敏性,可以达到2.83 nm/N和5.66 dB/N,因此此结构在未来的模分复用及传感领域会有重要的作用。     

一种基于三芯光纤的模式复用器/解复用器的设计

提出了一种基于三芯光纤的模式复用器/解复用器,三个纤芯包括两个相同的单模纤芯和一个少模纤芯,在少模纤芯中写入长周期光纤光栅以实现单模纤芯中LP01模与少模纤芯中LP11模间的转换。同时从两个单模纤芯输入LP01模,能激发少模纤芯中两个简并的LP11,a模和LP11,b模。采用光束传播法分析了该模式复用器/解复用器的耦合特性及串扰。数值模拟结果显示,若以少模纤芯中LP11模输出能量大于-1dB的波长范围作为该模式复用器/解复用器的工作带宽,则能够达到23nm,并且少模纤芯中生成的其他模式的输出能量皆比LP11模的输出能量小-21dB以上。该模式复用器/解复用器能够实现对少模光纤的模式复用与解复用,并具有极低的串扰。     

高增益、低DMG少模掺铒光纤及其放大性能研究

空分复用技术是大幅提高单根光纤数据传输容量的重要技术之一。对于长距离模分复用传输系统而言，少模掺铒光纤放大器是补偿光纤传输损耗必不可少的器件。因此，在少模掺铒光纤支持的所有模式中获得均衡增益至关重要，高差分模态增益会降低系统的传输性能。本文通过改进的化学气相沉积技术制备了18μm/124μm少模掺铒光纤，实验演示了基于该光纤的两模掺铒光纤放大器。当使用LP_11b模式泵浦时，该放大器所支持的LP₀₁和LP_11a模式可以在1535～1560 nm波段获得19.4 dB以上的增益，差分模态增益最大为0.66 dB。     

少模光纤干涉仪性能的数值仿真研究

本文用数值仿真的方法研究了基于LP01模和LP02模干涉的少模光纤干涉仪的性能与光纤参数的关系.用有限差分法数值求解少模光纤干涉仪中单模光纤和少模光纤的导模.在少模光纤的LP03模截止且LP02导通的参数范围内,计算了调制深度和耦合效率与少模光纤参数的关系.计算结果表明,在采用SMF-28作为输入输出单模光纤的情况下,通过优化设计少模光纤的参数,可以使得调制深度大于98%,耦合效率接近于0.5.     

少模光纤及模分复用光纤传输系统

介绍了少模光纤的概念及利用少模光纤进行模式复用传输具有代表性的实验系统,并指出少模光纤模式复用或将成为扩大单纤长距离传输容量具有潜力的技术之一。     

空分复用光纤的特性及其应用研究

随着5G、物联网以及大数据等业务的发展,光通信网作为数据传输的主干线,扩展其系统容量、提高传输稳定性以及网络智能化势在必行。空分复用技术主要以多芯光纤、少模光纤以及少模-多芯光纤作为实现载体,被认为是提升光通信网络系统容量、构建下一代光通信网络的关键。主要研究了空分复用光纤在光传输、高性能激光器、光纤传感等领域的应用,结合已报道的实验结果,充分说明空分复用光纤的研究是现代光纤通信系统的重要方向,也是未来光通信领域研究和关注的热点。     

基于外差相干探测的极化复用16QAM信号双模式1000 km少模光纤传输系统

为了解决通信容量不足以及非线性损伤问题，基于正交相位（IQ）调制外差相干探测，利用极化复用技术、模分复用技术以及先进的数字处理算法，搭建了单通道模分复用少模光纤传输系统，并成功实现了波特率为32 Gbaud的16正交振幅调制（QAM）信号在两个兼并模LP11a和LP11b模式下的1000 km传输。使用时域和频域多输入多输出最小均方（MIMO-LMS）算法进行均衡处理后，误码率（BER）低于软判决前向纠错（SD-FEC）的阈值（5.2×10-2）。     

少模光纤通信系统中的自适应频域均衡算法

少模光纤模式复用存在模式耦合和差分模式时延,必须通过自适应均衡算法补偿。为了降低长距离少模光纤通信系统中自适应均衡算法的复杂度,采用基于变步长-频域块最小均方算法的多输入多输出均衡器对2×2模分复用系统解复用。利用频域块最小均方自适应算法修正均衡器权系数,并通过变步长函数调整步长因子,兼顾算法收敛速度和收敛性能。算法可通过快速傅里叶变换降低计算复杂度。在112Gbit/s的1000km少模光纤高速通信仿真系统中,保证相同收敛速度情况下,提高信号Q2因子3.7dB,并在可编程现场门阵列上验证了100km少模光纤通信系统时的算法性能。结果表明,该算法能够实现模分复用系统的信号解复用,达到快速收敛、低稳态失调的目的。     

短距离弱耦合空分复用实时光传输技术

短距离光纤传输系统的容量扩展受到越来越广泛的关注。空分复用光传输技术提供了纤芯和模式两个新维度，可以大大提升单根光纤的传输容量。然而空间信道间的串扰严重限制了空分复用技术的实用化。首先研究了弱耦合空分复用光纤，通过在纤芯引入环形折射率微扰的方法实现了模式之间的有效分离；其次，提出了一种可以处理非圆对称简并模式的全光纤复用/解复用器件以及低插损、低串扰扇入扇出器；在此基础上，使用低成本商用强度调制直接检测光模块，实现了短距离弱耦合模分复用及多芯少模复用实时光传输；最后对空分复用实时光传输技术进行了展望。     

Spatial Mode Division Multiplexing for High Speed Optical Coherent Detection Systems

Spatial mode-division multiplexing is emerging as a potential solution to further increasing optical fiber capacity and spectral efficiency. We report a dual-mode, dual-polarization transmission method based on mode-selective excitation and detection over a two-mode fiber. In particular, we present 107 Gbit/s coherent optical OFDM (CO-OFDM) transmission over a 4.5 km two-mode fiber using LP01 and LP11 modes in which mode separation is performed optically.     

降低模分复用传输中信号串扰的预编码技术

为降低点到多点短距离模分复用传输中的模式串扰,提出了一种基于系数回传的预编码方法.设计了联合控制任意波形发生器(AWG)和示波器(DS0)的控制台,以及连接500 m少模光纤(FMF)的光子灯笼强度调制直接检测(IM-DD)模分复用传输系统,并选用LP01-LP01模式信道和LP11a-LP11b模式信道进行对比实验....     

光纤通信空分复用技术研究进展分析

带宽容量需求的快速增长驱动光纤通信技术不断演进,目前多芯光纤复用、少模光纤复用、少模多芯光纤复用和轨道角动量模式复用等空分复用技术成为业界的关注焦点.基于此,对空分复用技术涉及的新型光纤设计、模式转换与控制、信道复用/解复用、光放大等关键技术及其研究进展进行了分析,同时对其技术特征进行了对比总结,并对光纤通信空分复用技术目前存在的问题和未来发展的应用前景进行了探讨和展望.     

Numerical analysis of intermodal delay in few-mode fibers for mode division multiplexing in optical fiber communication systems

In order to achieve higher spectral efficiency, mode division multiplexing (MDM) in few-mode fibers is a new research area. The idea faces lots of technical issues including intermodal delay and mode coupling which limit the achievable length of the system. This paper is designated to complete the analysis of intermodal delay in step-index few-mode fibers. We analyze numerically all the parameters of fiber, which could impact intermodal delay in few-mode fibers and identify the conditions which can increase the number of multiplex modes without significant increase in maximum intermodal delay.     

Comparison of Laguerre-Gaussian and Donut modes for MDM-WDM in OFDM-Ro-FSO transmission system

Radio-over-free-space-optics (Ro-FSO) technology may pave the way towards a ubiquitous platform for seamless integration of radio and optical networks without expensive optical fiber cabling. In this paper, to increase the capacity of Ro-FSO, mode division multiplexing (MDM) of two modes has been capitalized in a three-channel WDM system spaced by 1 nm over a FSO link of 80 km, resulting in a 120 Gbps six-channel Ro-FSO system. The SNR and received power of MDM of two Laguerre-Gaussian modes LG00 and LG01 is compared with respect to MDM of two transverse donut modes. The performance of four-level quadrature amplitude modulation (QAM) for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) of radio subcarriers in the WDM-MDMs system is investigated for mitigation of frequency-selective fading under strong atmospheric turbulence.     

Few-mode vertical-cavity surface-emitting lasers for space-division multiplexing

In order to choose the proper radius of oxide aperture for few-mode vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs), the influences of oxide aperture size on the multi-transverse-mode behaviors are investigated in detail. By establishing the effective refractive index model to simulate VCSELs with different radii of oxide apertures, the wavelength and corresponding order of different modes are obtained. VCSELs with three kinds of oxide apertures are manufactured. Then the multi-transverse-mode spectra and near-field are measured. It is found that when the radius is between 1.5 and 4.5 μm, few-mode VCSELs can be implemented. The 2.5 μm VCSEL manufactured in this paper only emits LP01 mode and LP21 mode. Since the space distance between the two modes is 2 μm, it is expected to realize direct-modulation few-mode VCSELs by channel etching or ion implantation between the two modes.