超大容量光纤通信系统研究进展

超大容量光纤通信系统研究进展

一、超大容量光纤通信系统研究的进展(论文文献综述)

余少华,何炜[1](2020)在《光纤通信技术发展综述》文中研究指明光纤通信作为二战以来最有意义的四大发明之一,奠定了网络信息传输的基石,承载了全球90%以上数据流量,但预计其未来20年将遭遇"传输容量危机".本文围绕超高速率、超大容量、超长距离、超宽灵活、超强智能(ultra-high speed, ultra-large capacity, ultra-long distance, ultra-wideband flexibility, and ultra-powerful intelligence, 5U)这5个光纤通信的发展维度开展研究,在回顾了其50多年发展历程的基础上,对近10年来所取得的一系列最新进展进行了全面综述,并就未来10年甚至20年的演进趋势做出展望.

杜荣建[2](2003)在《超高速光时分复用通信系统关键技术研究》文中研究说明近十年来,多媒体交互式业务、因特网业务和宽带综合业务数字通信网络迅猛发展,对数据信号传输速率和传输带宽提出了更高的要求,通信容量几乎成指数增长。以超高速光时分复用(OTDM)技术和密集波分复用(DWDM)技术为核心的全光通信网络,已成为国际上通信领域研究的热点,特别是超高速OTDM技术是实现超大容量(Tbit/s)通信传输速率的首选方案。本论文的研究工作,主要是围绕超高速OTDM通信系统的关键技术来开展的,在理论方面:较为全面的分析和总结了超高速OTDM通信系统的关键技术;对锁模半导体激光器的基础理论进行研究,并对其瞬态特性和阈值电流特性进行了数值模拟,建立了合理的锁模半导体激光器模型,为后续的实验工作提供了必要的理论指导;对多量子阱外腔混合锁模半导体激光器的噪声特性和啁啾特性进行了理论研究,通过数值计算和仿真分析,对实验中10GHz混合锁模半导体激光器进行了优化设计;对达到变换极限、高重复频率、多量子阱、外腔型、混合锁模半导体激光器(10GHz)的基础理论,进行了相关研究。在实验方面,课题组制作并调试了一套多量子阱外腔混合锁模半导体激光器的实验装置,能够实现具有脉宽窄(2.9ps)、频率啁啾小(ΔtΔυ~0.43)、时间抖动性小(<0.6ps)、较小的饱和吸收能量(<1pJ)、超快的恢复时间(8ps)、高重复频率(10GHz)、可精确控制波长(1.55μm)、波长调谐范围大(35nm)、结构简单、集成度高、稳定性好、易于长期工作的超高速超短脉冲通信光源,取得了良好的实验效果;对10GHz超高速光时分复用系统通信光源的实验研究,主要包括10GHz通信光源的自发辐射光谱特性、荧光光谱的蓝移现象、连续激光功率与增益电流的关系、锁模脉冲光谱特性、高重复频率锁模脉冲波形、锁模脉冲宽度、锁模光脉冲的RF谱和锁模脉冲光功率的理论计算等方面;利用多量子阱混合锁模半导体激光器(10GHz)的实验装置,进行了超高速40GHz光时分复用OTDM通信技术的实验研究,实现了仅利用一个波长为1.55μm的超高速10Gb/s光脉冲信号源,就能够产生重复频率为40GHz、脉宽为3ps的超高速、超短脉冲光源,即40Gb/s超高速光时分复用信号产生系统,是超高速光纤时分复用OTDM通信系统中的理想光源。 <WP=4>本论文的创新之处:1 在国内首次对多量子阱外腔混合锁模半导体激光器的噪声特性和啁啾特性进行了理论研究,通过数值模拟计算和仿真分析,对实验中混合锁模半导体激光器(10GHz)进行了优化设计;2 在国内首次制作并调试了一套多量子阱外腔混合锁模半导体激光器(10GHz)的实验装置,成功实现了接近带宽变换极限(~0.43)、高重复频率(10GHz)、窄脉宽(2.9ps)的超高速、超短脉冲通信光源,取得了良好的实验效果;3 在国内首次利用多量子阱混合锁模半导体激光器(10GHz)的实验装置,开展了超高速光时分复用OTDM技术(40GHz)的实验研究,获得了40Gbit/s的超高速、超短脉冲信号光源。

姜寿林[3](2019)在《面向大容量光纤通信的弱耦合空分复用光纤及关键器件》文中研究表明自高锟先生提出以玻璃作为光通信媒介以来,得益于光纤设计制备、波分复用、宽带放大、高阶调制和相干接收等技术的发展,光纤传输容量实现了持续高速增长,而今,光纤已成为全球通信网络的基石。随着5G、大数据、云存储、云计算、高清视频等的迅速发展,全球因特网数据流量预计仍将以年均约26%的速度高速增长,“万物互联”的新时代对于光纤传输容量提出了更高的要求。然而由于非线性效应以及光致连续损伤效应,传统技术手段难以维持光纤传输容量的高速增长。而空分复用技术能够充分利用光纤的空间维度,通过正交模式复用或多纤芯复用的技术手段,有望实现单根光纤传输容量的成倍增长。研究空分复用技术对于实现下一代大容量光纤通信具有重要意义。本文聚焦于弱耦合空分复用特种光纤及关键器件相关的研究,具体研究内容包括:低模间串扰少模光纤设计与性能表征、宽带弱耦合多芯光纤设计、模分复用关键器件设计与制备等方面。论文的创新点和主要研究成果如下:1)针对阶跃少模光纤中LP21模与LP02模之间存在较强模式耦合的问题,创新性地提出了环辅助型少模光纤结构。通过优化环辅助结构的参数,设计制备了最小模间有效折射率差为1.8×10-3的环辅助型四模光纤,是阶跃折射率四模光纤中最小有效折射率差的2.2倍。1550 nm波长处各模式平均损耗与模式相关损耗分别为0.23 dB/km和0.02dB/km,与阶跃折射率少模光纤相比,由于环辅助结构引入的额外损耗小于0.01 dB/km。首次基于相位噪声补偿扫描波长干涉仪技术实现了23 km少模光纤分布式模式耦合的连续测量,结果表明,环辅助型少模光纤具有更好的鲁棒性,在强扰动情况下LP21与LP02的模间串扰得到有效抑制。进一步的,设计了环辅助型七模光纤,支持12个独立空间信道,最小模间有效折射率差约1.7×10-3。2)针对高密度多芯光纤截止波长长、可用带宽小的问题,通过优化异质纤芯的沟槽参数,能够很好地平衡串扰、有效模场面积以及截止波长之间的折衷关系,在保证低串扰的同时,大幅提高多芯光纤的可用波长范围。详述了不同纤芯的参数优化与选择方案,设计了125-μm包层六芯和八芯光纤,其中六芯光纤串扰小于-30 dB/100km,截止波长约1300 nm,相较于已报道同等串扰水平的其它多芯光纤,单模工作波长范围提高为原来的3倍左右;八芯光纤串扰小于-30 dB/km,截止波长为1260 nm,能够满足接入网和数据中心等短距离应用场景的需求。3)制备了高性能的宽带低插损LP11模式耦合器,最低插入损耗仅0.3 dB,在1480-1640 nm波长范围内模斑清晰可见,插入损耗小于0.6 dB。基于制备的器件搭建了两模复用/解复用器件,并在15 km少模光纤中分别实现了25 Gbit/s NRZ信号和20 Gbit/s PAM4信号的传输。基于三模耦合模型,提出了一种手性耦合光纤型方向角非对称模式(LPmn模,m≠0)旋转器,并利用光束传播法进行了仿真验证。在传统的基于保偏少模光纤的模式旋转器中,需要使得入射模式瓣方向与光纤快轴成指定夹角。而在本文所设计的模式旋转器中,能够将任意入射的LPmn模(m≠0)旋转为与其正交的简并模式。以LP11模为例,对于任意入射模式瓣方向的LP11模,C波段内旋转效率高于97%,模式消光比优于29 dB。这一设计方案可拓展至任意高阶方向角非对称模式,有望用于简并LP模式的复用。综上所述,本论文旨在通过新型光纤与器件的设计制备,探索改进弱耦合空分复用光纤通信系统性能的方法。本文从耦合模理论、光纤设计与表征、器件设计与制备等方面进行了系统研究,所发展的新型光纤及器件有望进一步推动低成本弱耦合空分复用技术的实用化。

罗鸣[4](2020)在《新型超高速、超大容量光纤通信系统架构的研究》文中提出超高速、超大容量光纤通信系统架构是光纤通信最基础和最重要的工程科技问题。单信道传输速率从40Gbit/s提高至100Gbit/s甚至1Tbit/s已经成为必然趋势。业界亟待新的系统架构和技术导入以实现传输性能和容量的革命性提升。针对以上这些问题,本文对新型超高速、超大容量光纤通信系统架构中最重要的三个方面:相干光超大容量光纤传输系统架构、超高速强度调制直接检测(IM-DD)城域网系统架构以及超大容量相干波分复用无源光网络(WDM-PON)系统架构开展了一系列理论与实验研究。在相干光超大容量光纤传输系统架构方面,如何提高单纤传输容量是最核心的问题。随着单模光纤传输容量的潜力即将耗尽,为了进一步提升传输容量,空分复用光纤传输系统的关键技术成为该领域研究的重点。在超高速IM-DD城域网系统架构方面,随着PAM-4调制格式脱颖而出,迅速进入商用阶段,研究如何利用新型数字信号处理算法优化和改进PAM-4调制格式的发送与接收性能成为学术界研究的热点问题。在超大容量相干WDM-PON系统架构方面,由于简化型相干结构与经典相干结构各有其优势,有必要在研究新型简化相干接收技术并将其引入WDM-PON架构的同时积极推进经典相干收发技术在WDM-PON系统中的应用。本文主要成果与创新点如下:(1)针对新型超大容量光纤传输系统架构的特点,提出运用DFT-S OFDM调制格式,在达到高频谱效率的同时,实现信号峰均功率比(PAPR)的降低,减轻光电器件和光纤传输中的非线性效应,并结合该调制格式实现了一系列相干光超大容量光纤传输系统实验。(2)在超大容量空分复用光纤传输系统领域,本文设计制造了一种3模式光纤,提出了利用同步头一致性校验峰值确定少模光纤中模式耦合和模式色散参数的创新方法,并由此确定了应用于少模光纤传输实验中DFT-S OFDM信号循环前缀的长度数值,设计实施了200Tbit/s相干光信号1公里少模光纤传输系统实验。在单模多芯光纤传输方面,分别本文沿着提升纤芯数量的技术路线先后设计制造了低耦合系数的单模7芯光纤和单模19芯光纤,分别实施了560Tbit/s相干光信号10公里传输系统实验以及1.068Pbit/s相干光信号单模19芯光纤传输系统实验。(3)为改进PAM-4调制的发送性能,提出了双二进制编码PAM-4调制格式,从而达到压缩PAM-4信号频谱宽度、提升频谱效率以及降低光纤色散和器件带宽对信号传输性能限制的目的。设计并实施了单通道112Gbit/s双二进制编码PAM-4信号12公里单模光纤传输实验,接收端仅使用一个50GSa/s采样速率的ADC模数转换器,系统整体的-3d B带宽仅为20GHz。在PAM-4信号的接收端,提出了一种较为简化的基于神经网络的非线性均衡接收算法,希望通过该算法提升PAM-4信号的接收性能。设计并实施了基于该神经网络接收算法的4×50 Gbit/s PAM-4信号传输80公里标准单模光纤实验,验证了该算法的可行性,且接收性能相比于常用的基于Volterra滤波器的非线性均衡算法获得了2d B的提升。(4)提出了一种简化型相干检测结构,降低了相干接收系统的成本与复杂度。紧接着,分别基于简化型相干结构和经典相干结构设计了新型超大容量相干WDM-PON系统架构。并针对这两种新型相干WDM-PON系统架构分别进行了实验验证,为相干接收技术在光接入网中的应用提供了有益的指导。实验结果形成的论文在2019年获得国际光通信领域顶级学术会议OFC高分论文称号。

季珂[5](2019)在《基于光子晶体波分—模分混合复用/解复用器的研究》文中提出随着云计算相关应用的普及,以及虚拟现实、人工智能的发展,人们对网络容量的需求呈爆炸性增长,为适应这种需求,光纤通信系统正在从多通道、高速率向超高速、超大容量、超长距离的方向演进。将波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)技术和模分复用(Mode Division Multiplexing,MDM)技术相结合可以成倍地提高系统的容量和频谱效率,因此波分-模分混合复用(Wavelength-Mode Division Multiplexing,WMDM)光通信系统是未来超大容量光通信系统的发展方向。在WMDM光通信系统中,低损耗、低串扰的波分-模分混合复用/解复用器(Wavelength-Mode Division(De)Multiplexer,WMMUX/DEWMMUX)是关键器件。如果将分立的波分复用器(Wavelength Division Multiplexer,WMUX)与模分复用器(Mode Division Multiplexer,MMUX)结合实现WMDM,将造成额外的耦合损耗与串扰。随着光子集成电路向小型化、集成化的方向发展,采用光子晶体(Photonic Crystal,PC)实现WDM与MDM的集成将成为WMDM光通信系统中关键器件的主要发展方向。本文首次提出基于PC的WMMUX/DEWMMUX,采用不同宽度的线缺陷波导实现模式转换、点缺陷微腔实现波长选择、锥形波导(Tapered Waveguide,TW)实现模式有效耦合,在PC上实现了WDM和MDM的一体集成。本文围绕减小波长间隔、增加器件信道数展开研究,优化设计了新型的PC WMMUX/DEWMMUX,论文的主要内容包括:(1)构建了PC WMUX/DEWMUX的理论模型,应用时域耦合模理论,对器件进行了理论分析,得到实现高效率WDM时器件参数需要满足的条件。提出了基于2D正方晶格PC的1550nm/1570nm的WMUX/DEWMUX。采用点缺陷微腔进行波长选择,并且仅引入一个波长选择反射微腔和一个耦合介质柱就实现了高效的WDM。该器件结构简单,尺寸小,插入损耗低,信道串扰小,有利于WDM和MDM的单片集成,可降低PC WMMUX/DEWMMUX的复杂度。(2)提出了基于PC的两模式和四模式的MMUX/DEMMUX,利用麦克斯韦方程组,分析了引入线缺陷形成的光子晶体波导(Photonic Crystal Waveguide,PCW)的宽度与传输模式个数的关系。应用横向耦合模理论,对模式转换的效率进行分析,得到实现高效模式转换时波导宽度和耦合长度需要满足的条件。采用不同宽度的PCW实现了模式转换,对PCW之间的耦合进行优化。引入TW实现了不同模式的耦合。优化非对称平行波导(Asymmetric Parallel Waveguide,APW)的结构,在增加模式数的同时控制器件的尺寸。本文提出的PC MMUX/DEMMUX结构简单,易于拓展,有利于PC WMMUX/DEWMMUX信道数的拓展。(3)从耦合模方程出发,导出了适用于PC WMMUX/DEWMMUX的耦合模理论(Coupled Mode Theory,CMT),并用该理论分析得到实现高效WMDM时,器件的关键参数的选取条件。分别提出了三种不同结构的PC WMMUX/DEWMMUX,通过优化器件的结构和结构参数,将波长间隔从240nm减小至10nm,信道数从4个拓展至8个。研究结果表明,该器件的插入损耗低于0.39dB;信道串扰低于-15.86dB,结构简单,性能优异。然后对器件进行了容差分析,验证了理论分析的准确性,为器件的实际制作提供了重要参考。(4)利用VPI Transmission Maker仿真平台搭建了WMDM光通信系统,将本文提出的PC WMMUX/DEWMMUX应用在系统中,最终实现了八个链路速率为40Gbps的4QAM信号的混合复用。该系统可以实现80km的稳定传输,并且传输性能良好,误码率低于7.81×10-4。综上所述,本文从耦合模方程出发,导出了适用于PC WMMUX/DEWMMUX的CMT,在理论分析的基础上提出了PC WMMUX/DEWMMUX,利用时域有限差分法(Finite Difference Time Domain,FDTD)仿真器件的性能,分析了影响性能的几个关键参数。最后将PC WMMUX/DEWMMUX应用在WMDM光通信系统中,并利用VPI仿真平台分析系统的性能。这些成果对光子集成器件和WMDM光通信系统的发展具有重要的学术意义和潜在的应用价值。

李超[6](2015)在《超大容量光纤传输实验与OFDM关键技术研究》文中进行了进一步梳理过去近四十年光纤骨干网传输容量增长为每十年超过1000倍,即便如此仍不能满足互联网和宽带无线移动通信爆炸式增长的需求。为了攻克上一代光纤通信中谱效率低、非线性和色散严重等科学问题,本文提出在超大容量光传输系统中采用正交频分复用(OFDM)作为基本创新手段。OFDM技术是把高速串行数据流转换成若干正交的低速数据流,由于其频谱利用率高、抗光纤色散好、抗干扰能力强、计算复杂度低等优点,已作为国际上超大容量光纤通信的热点技术。针对以上科学问题,本文开展了系统深入的理论与实验研究,探索了100-Gb/s超低成本的直接检测方案、1-Tb/s超10,000km标准单模光纤(SSMF)传输相干系统实验、硅基光波导作为波长转换器的超大容量调制格式实验、强度导频补偿CO-OFDM系统发射端IQ不平衡和激光器相位噪声实验、偏振不敏感型、消除泵浦相位噪声的相位锁定双泵浦超大容量波长转换实验、超大容量光纤传输调制后信号边模抑制实验以及C+L波段超大容量相干光传输实验等。主要创新点如下:(1)针对当前国际上100G相干系统用于城域网中成本过高,以及接收端一个40GHz电器件带宽难以接收100-Gb/s光信号的热点问题,本文提出100-Gb/s单PD(光电检测二极管)接收载波共享且保护间隔共享的直接检测光OFDM (DDO-OFDM)传输系统方案,通过实验解决了100G非相干系统中40GHz电带宽PD同时接收100-Gb/s光信号的难题,实验结果表明SSMF传输距离达到880km, PD数从当前商用相干系统的8个减少到1个,ADC(模数转换器)个数从4减小到1。(2)针对Ker}线性效应制约超长距离光纤传输,以及当前国际前沿实验SSMF最高水平为1.15-Tb/s传输10,000km(2011年,美国NEC实验室)的现状,本文提出一种特色奇偶校验码(LDPC)和离散傅里叶变换扩频(DFT-S)调制技术相结合的CO-OFDM方案。实验结果表明,该方案有效地降低了LDPC编码的1.031-Tb/sDFT-S OFDM8-PSK信号光纤传输中Kerr非线性效应的影响,SSMF传输距离从10,000km达到了12,160km,接收机灵敏度从20%FEC解码门限0.02提高到了0.07。(3)当前国际上硅光器件因低功耗低成本、高非线性效应和易于集成等特点成为热点方向,针对其中超大容量光纤传输谱效率难以进一步提升,以及当前国际前沿利用硅基光波导作为波长转换器实验最高水平为16-QAM(2014年Optics Express发表,加拿大麦吉尔大学)的现状,本文结合硅基波长转换实验中需解决的高阶调制问题(如128-QAM),提出了一种利用硅基光波导的OFDM128-QAM波长转换方法,实验在国际上实现了从单载波16-QAM调制向具有低OSNR代价的OFDM128-QAM高阶调制格式的突破。(4)针对国际上超大容量CO-OFDM系统中普遍存在的IQ不平衡(IQ imbalance)问题,本文提出频域二阶矩估计(F-SOME)算法,巧妙地利用强度导频方法同时补偿发射端IQ不平衡和激光器相位噪声,解决了CO-OFDM4-QAM实验系统中发射端IQ不平衡问题。本文17-Gb/s DSB OFDM4-QAM实验结果表明,基于F-SOME的补偿算法可使接收机灵敏度提高1.2dB。(5)针对波长转换中输入信号光和泵浦光FWM后相位噪声转移到转换信号中,严重影响转换信号性能的问题(尤其是在高阶调制的相干光通信中),本文在国际上提出一种偏振不敏感型、消除泵浦相位噪声的相位锁定双泵浦AOWC方案,实验解决了高阶调制偏振复用CO-OFDM系统中转换信号相位噪声剔除的问题,92.9-Gb/sPDM-OFDM32-QAM和557-Gb/s PDM-OFDM8-QAM两种实验结果表明,转换信号OSNR代价均小于1dB,557-Gb/s是目前国际上这一实验的最高速率。(6)针对超大容量光纤传输系统发射端muli-band经OFDM调制后信号边模抑制比(SLSR)过低,导致符号间串扰(ISI)和载波间串扰(ICI)过大以及电信噪比(SNR)下降等问题,本文提出基于数字脉冲成型技术的偏置正交幅度调制OFDM (OFDM/OQAM)方法,从实验上基本解决了ISI和ICI过大的问题。实验结果表明,该方法所实现的OFDM/OQAM信号功率谱密度(PSD)从传统OFDM的15dB提升到35dB,而且在multi-band DDO-OFDM系统中SNR从17.37dB提高到18.56dB。(7)网络干线传输容量是衡量一个国家网络承载能力的关键性指标。本人(排2,共7人)与课题组同事合作完成了C+L波段DFT-S PDM-OFDM128-QAM调制的100.3-Tb/s (375×267.27-Gb/s)信号80km SSMF超大容量传输系统实验,刷新了我国超大容量传输系统实验最高纪录,该成果入选由两院院士选出的2014年中国10大科技进展新闻(位列第八)。

冯振华[7](2017)在《中短距光纤通信系统关键技术研究》文中进行了进一步梳理随着云计算、物联网、高清电视、虚拟现实等新兴大数据量业务的出现和普及,网络流量分布发生改变:中短距离城域网流量已经超过长途骨干网流量。数据中心和内容分发网络的作用进一步突显,覆盖城域网、数据中心网络及接入网的中短距光纤通信系统将是未来5G和物联网时代大数据传输的主要载体。研究中短距(1~100 km)光纤通信系统相关的调制、复用和传输技术,实现低成本、大容量的灵活光传输对于未来大数据传送和信息交互具有重要的理论价值和良好的应用前景。本论文针对中短距光纤通信系统所面临的问题,开展仿真和实验研究,实现了基于频分、波分、空分的多维混合复用的低成本、大容量高效灵活光传输,主要研究内容及创新成果包括:(1)以电光调制技术为基础,实验产生了多种高阶调制格式光信号并完成相干或非相干解调,包括偏振复用单载波QPSK及多载波信号如QPSK-OFDM、16QAM-OFDM、32QAM-FBMC等,探索多载波调制系统中子信道信噪比(signal to noise ratio,SNR)监测技术,不仅为更精细粒度上评估和优化系统性能提供了量化指标,也为研究自适应调制、实现容量和传输性能可定义的灵活光传输奠定了基础。在接入网上行传输实验中验证了子载波SNR监测技术和自适应调制技术,采用Chow比特-功率加载算法,动态分配调制格式和功率,将上行传输速率提升25%。(2)针对直接探测光OFDM系统中存在的色散或带宽受限导致的功率随频率选择性衰落问题,提出了一种与信道和调制格式无关的预编码技术,在不同的子信道之间引入频率分集以抵抗高频子载波衰落。理论分析了预编码技术对OFDM系统峰均功率比(peak to average power ratio,PAPR)的抑制以及对不同子载波上SNR差异的均衡效果,并通过实验和仿真研究了两种不同的预编码矩阵对直接探测OFDM系统在PAPR降低、灵敏度的提升、抗色散性能的增强及子载波间SNR的均衡等方面的改善作用。基于预编码技术,我们还提出并验证了一种新型的简化自适应调制方案,极大地降低了传统自适应调制的复杂度。(3)搭建了大容量中短距离光纤通信系统平台,开展基于空分复用技术、波分复用和多载波调制解调技术的多维复用大容量光传输系统相关的研究,为探索低成本的中短距离光传输系统扩容技术开辟了新的途径。结合低串扰的7芯光纤和高阶调制格式,我们提出了并实验展示了基于波分-空分混合复用(hybrid wavelength space division multiplexing,WSDM)的新型光接入网架构,同时在中短距离光传输系统容量方面实现了一系列的突破:(a)首次实现了兼容移动回传业务的总下行速率为300 Gb/s的大容量多芯光纤光接入网,通过将下行调制格式升级到16QAM-OFDM,进一步展示了这种接入网具有T比特的容量扩展潜力;(b)基于局端光频梳的波长集中分发机制,实现了每用户1 Gb/s速率的双向对称接入;(c)借助于多芯光纤的中间纤芯传输本振光,进一步实现了基于自相干探测16QAM-OFDM下行和直接探测32QAM-FBMC上行的超大容量非对称光接入网,实验展示了 4.8 Tb/s下行和120 Gb/s上行的双向传输能力;(d)采用光延时干涉仪进行啁啾和色散管理,在20 km七芯光纤上演示了 400G OOK信号双向准对称实时光互连,创造了 C波段高速光互连的容量和距离记录。(4)探索基于功率域的非正交复用技术,提出了两种功率复用光纤通信系统模型。在实验中验证了两路QPSK-OFDM信号在数字域和光域进行功率复用后实现同频信号同时传输的可行性,并研究了不同功率分配比例(power division ratio,PDR)对每支路信号传输性能的影响。为了解决光域功率复用系统中合波的光载波之间的拍频干涉噪声问题,我们还提出基于正交偏振合波的方法,利用单探测器实现了两路同频带信号同时在同一波长上传输,充分证实了光域功率复用的可行性。同频带功率复用技术不仅为中短距光通信系统提供了一种低成本多路复用或多用户接入方法,还能根据用户的服务质量(quality of service,QoS)需求,调整用户的功率分配比例来提供不同误码率性能的灵活光传输。以上研究内容和成果有望为实现低成本、灵活的大容量中短距光纤传输系统提供技术支撑。

曹茂虹,刘礼[8](2007)在《光纤通信技术的现状及发展趋势》文中进行了进一步梳理简要介绍了我国光纤通信的现状,总结了目前正在使用的波分复用技术和光纤接入技术的基本原理和发展状况,最后从超大容量、超长距离传输技术,光孤子通信技术和全光网络3个方面论述了光纤通信技术的发展趋势。

刘俭辉,丁永奎,贾东方,李世忱[9](2003)在《Tbit/s超大容量光纤通信系统的研究进展》文中提出Tbit/s超大容量光纤传输系统促进了光纤通信技术的发展。综述了采用波分复用技术(WDM)、光时分复用技术(OTDM)和WDM/OTDM混合方式的Tbit/s超大容量光传输系统的研究现状、技术实现方式及研究的最新进展。对各种传输系统的优缺点进行了评价,对Tbit/s光纤通信系统的前景作了展望。

李建平,刘洁,高社成,余思远,李朝晖[10](2019)在《面向光纤通信多维复用的光场调控与传输技术》文中指出复杂光场通常是指相位、振幅和偏振等具有特殊分布的结构光场,包括以轨道角动量模式为代表的涡旋光场和以偏振态非均匀分布的矢量光场。利用复杂光场构建多维复用光纤通信系统已成为空分复用光通信技术的研究热点。介绍了通过光纤实现复杂光场产生、调控、传输的方法;简述了新型环形纤芯光纤在低复杂度、短距模式复用光纤通信系统中的应用;介绍了基于Q玻片的短距直接检测矢量模式复用光纤通信系统实验;简要分析了光纤光栅耦合模式转换法,以及利用少模光纤实现一阶和二阶轨道角动量模式的产生方案;同时介绍了利用一维和二维周期渐变相位光栅测量涡旋光场特性的技术方案。光纤损耗和模式串扰是限制基于复杂光场的模式复用光纤通信系统性能的关键因素;基于光纤产生和调控高阶复杂光场仍然具有很大的挑战性。复杂光场模式复用技术作为一种基于光纤本征模式的复用技术,与其相关的研究在未来超大容量模式复用光纤通信系统中具有重要的研究意义和潜在的应用价值。

二、超大容量光纤通信系统研究的进展(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、超大容量光纤通信系统研究的进展(论文提纲范文)

(1)光纤通信技术发展综述(论文提纲范文)

1 引言
2 演进历程
3 发展现状
    3.1 超高速率超大容量超长距离传输
    3.2 超宽灵活超强智能组网
4 未来展望
    4.1 超高速率超大容量超长距离传输
    4.2 超宽灵活超强智能组网
5 结束语

(2)超高速光时分复用通信系统关键技术研究(论文提纲范文)

绪 论
第一章 超高速光时分复用通信系统关键技术研究
    1.1 超高速光时分复用技术产生的背景
    1.2 超高速光时分复用通信系统
    1.3 超高速光时分复用通信系统关键技术
        1.3.1 高重复率超短脉冲光源产生技术
        1.3.2 全光时分复用技术和解复用技术
        1.3.3 全光时钟提取和帧同步技术
        1.3.4 超高速光纤通信系统中色散补偿技术
        1.3.5 全光中继放大技术
        1.3.6 新型光纤技术
        1.3.7 小结
    1.4 本章小结
第二章 超高速光时分复用通信系统中锁模半导体激光器的理论研究
    2.1 锁模半导体激光器概述
    2.2 锁模半导体激光器的结构
    2.3 锁模半导体激光器的结构分析
    2.4 锁模半导体激光器高重复频率锁模技术研究
    2.5 锁模半导体激光器理论研究
    2.6 锁模半导体激光器的应用
    2.7 本章小结
第三章 多量子阱锁模半导体激光器的理论研究与仿真分析
    3.1 波长1.55μm多量子阱锁模半导体激光器的研究
        3.1.1 理论分析
        3.1.2 多量子阱锁模半导体激光器设计
        3.1.3 小结
    3.2 多量子阱锁模半导体激光器MLLDs的噪声理论研究与仿真分析
        3.2.1 多量子阱锁模半导体激光器的结构
        3.2.2 多量子阱锁模半导体激光器噪声理论分析
        3.2.3 多量子阱MLLDs腔内相位随载流子浓度变化的仿真分析
        3.2.4 多量子阱锁模半导体激光器噪声的有关参数
        3.2.5 小结
    3.3 多量子阱锁模半导体激光器的啁啾理论研究与仿真分析
        3.3.1 多量子阱被动锁模半导体激光器模型
        3.3.2 被动锁模蓝移啁啾脉冲仿真分析
        3.3.3 多量子阱被动锁模半导体激光器啁啾的有关参数
        3.3.4 小结
    3.4 本章小结
第四章 超高速(10GHz)超短脉冲通信光源实验研究
    4.1 超高速超短脉冲通信光源的研究进展
    4.2 基于锁模半导体激光器的超高速全光信号处理技术分析
        4.2.1 基于锁模半导体激光器的超短光脉冲产生技术
        4.2.2 基于锁模半导体激光器的全光时钟提取技术
        4.2.3 基于锁模半导体激光器的超快光学门开关技术
        4.2.4 基于锁模半导体激光器的全光解复用技术
        4.2.5 小结
    4.3 10GHz超高速锁模半导体激光器光源的实验研究
        4.3.1 10GHz超高速锁模半导体激光器脉冲光源的结构
        4.3.2 10GHz超高速锁模半导体激光器的实验装置
        4.3.3 10GHz超高速锁模半导体激光器的实验结果与数据分析
        4.3.4 小结
    4.4 本章小结
第五章 40Gbit/s超高速光时分复用系统通信光源的实验研究
    5.1 40Gbit/s超高速数据通信技术概述
    5.2 40Gbit/s超高速光时分复用信号实验装置
    5.3 40Gbit/s超高速光时分复用信号数据分析
    5.4 实现40Gbit/s数据传输所面临的技术问题
    5.5 解决40Gbit/s光纤数据传输技术问题的方案
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 超高速光时分复用OTDM通信系统技术展望
参考文献
附录
发表文章
致谢

(3)面向大容量光纤通信的弱耦合空分复用光纤及关键器件(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
第一章 绪论
    1.1 光纤通信技术的发展趋势
        1.1.1 通信光纤的演变
        1.1.2 提升光纤传输容量的关键技术
    1.2 单模光纤传输容量的限制因素
        1.2.1 非线性效应
        1.2.2 光致连续损伤
    1.3 空分复用光纤通信技术
        1.3.1 多纤光缆
        1.3.2 少模/多模光纤
        1.3.3 多芯光纤
    1.4 本论文研究内容与结构安排
第二章 光纤模式理论
    2.1 阶跃折射率光纤中的模式
        2.1.1 矢量模
        2.1.2 线偏振模
    2.2 耦合模理论
        2.2.1 基于微扰理论的耦合模方程
        2.2.2 定向耦合器基础特性
        2.2.3 少模光纤中的模式耦合
        2.2.4 多芯光纤串扰计算
    2.3 本章小结
第三章 环辅助型弱耦合少模光纤设计与表征
    3.1 环辅助型四模光纤设计
        3.1.1 设计原理
        3.1.2 光纤参数优化
    3.2 四模光纤性能表征
        3.2.1 光纤衰减表征
        3.2.2 基于S2测试的模式重建与群延时测量
        3.2.3 基于扫描波长干涉仪的分布式模式耦合测量
        3.2.4 光致连续损伤阈值功率测量
    3.3 环辅助型七模光纤设计
    3.4 本章小结
第四章 低串扰宽带多芯光纤设计
    4.1 修正的多芯光纤串扰计算方法
    4.2 125微米包层宽带单模多芯光纤设计
        4.2.1 纤芯排布方式比较
        4.2.2 宽带长距传输六芯光纤设计优化
        4.2.3 宽带短距传输八芯光纤设计优化
    4.3 本章小结
第五章 弱耦合模分复用关键器件设计与制备
    5.1 熔融拉锥选模耦合器设计与制备
        5.1.1 相位匹配与绝热条件
        5.1.2 宽带低插损LP01与LP11模模式耦合器制备与表征
        5.1.3 LP21模式耦合器制备与损耗分析
    5.2 基于拉锥模式耦合器的MIMO-LESS模分复用传输
    5.3 方向角不敏感模式旋转器设计
        5.3.1 模式旋转器介绍
        5.3.2 设计原理
        5.3.3 器件设计与性能评估
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 主要结论
    6.2 研究展望
附录 光致连续损伤效应传播速度研究
    S.1 超高时间分辨率速度测试方案
    S.2 光致连续损伤瞬态速度响应
        S.2.1 单模光纤中的速度周期性振荡
        S.2.2 少模光纤中的速度周期性振荡
        S.2.3 单模光纤中不同阶段的瞬态速度响应
    S.3 基于光频域反射仪的实时监测与定位
    S.4 小结
参考文献
攻读博士学位期间已发表的论文及专利
攻读博士学位期间参与的科研项目
致谢

(4)新型超高速、超大容量光纤通信系统架构的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题的研究意义
    1.2 光纤通信的兴起与发展
    1.3 超高速、超大容量光纤通信系统架构的研究背景及现状
    1.4 超高速、超大容量光纤通信系统架构中的关键技术
    1.5 论文的主要工作和结构安排
2 相干光超大容量光纤传输系统架构的研究与实验
    2.1 引言
    2.2 相干光超大容量光纤传输系统架构中的关键技术研究
    2.3 100Tbit/s相干光DFT-S OFDM单模光纤传输系统实验
    2.4 200Tbit/s相干光DFT-S OFDM少模光纤传输系统实验
    2.5 560Tbit/s相干光DFT-S OFDM单模7 芯光纤传输系统实验
    2.6 1Pbit/s相干光DFT-S OFDM单模19 芯光纤传输系统实验
    2.7 本章小节及主要创新点
3 超高速PAM-4调制城域网系统架构的研究与实验
    3.1 引言
    3.2 超高速PAM-4调制城域网系统架构中的新型收发技术研究
    3.3 双二进制编码PAM-4信号单模光纤传输实验
    3.4 基于神经网络接收算法的PAM-4信号单模光纤传输实验
    3.5 本章小节及主要创新点
4 超大容量相干WDM-PON系统架构的研究与实验
    4.1 引言
    4.2 适用于接入网的相干调制解调技术及波分复用架构的研究
    4.3 基于新型简化相干结构的UDWDM-PON实验
    4.4 基于经典相干结构的实时UDWDM-PON实验
    4.5 本章小节及主要创新点
5 总结与展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表论文目录
附录2 攻读博士学位期间发表的专利目录
附录3 攻读博士学位期间参与项目
附录4 论文中英文缩写简表
附录5 1Pbit/s系统实验平台及第三方检测报告

(5)基于光子晶体波分—模分混合复用/解复用器的研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
专用术语注释表
第一章 绪论
    1.1 波分-模分混合复用光通信系统研究背景
        1.1.1 波分复用技术
        1.1.2 模分复用技术
        1.1.3 波分-模分混合复用技术
    1.2 波分复用/解复用器研究进展
    1.3 模分复用/解复用器研究进展
    1.4 波分-模分混合复用器研究进展
    1.5 本论文的主要内容与创新点
        1.5.1 主要内容与章节安排
        1.5.2 主要创新点
第二章 二维正方晶格光子晶体的理论分析方法
    2.1 光子晶体简介
    2.2 二维正方晶格光子晶体带隙的理论分析
        2.2.1 平面波展开法简介
        2.2.2 二维正方晶格光子晶体带隙的计算
    2.3 二维正方晶格光子晶体中电磁场分布的理论分析
        2.3.1 二维正方晶格光子晶体中的电磁场分布
        2.3.2 求解二维正方晶格光子晶体中电磁场分布的条件
    2.4 光子晶体波导中光波的耦合模理论
    2.5 本章小结
第三章 光子晶体波分复用/解复用器
    3.1 光子晶体波分复用/解复用器理论分析
        3.1.1 结构模型
        3.1.2 理论分析
    3.2 光子晶体波分复用/解复用器
        3.2.1 结构设计
        3.2.2 性能分析
    3.3 本章小结
第四章 光子晶体模分复用/解复用器
    4.1 光子晶体模分复用/解复用器理论分析
        4.1.1 光子晶体波导的宽度与传播模式数的关系
        4.1.2 光子晶体模分复用/解复用器中的模式转换
        4.1.3 光子晶体锥形波导的理论分析
    4.2 光子晶体两模式模分复用/解复用器
        4.2.1 结构设计
        4.2.2 性能分析
    4.3 光子晶体四模式模分复用/解复用器
        4.3.1 结构设计
        4.3.2 性能分析
    4.4 本章小结
第五章 光子晶体波分-模分混合复用/解复用器
    5.1 波长间隔240nm的4信道光子晶体波分-模分混合复用/解复用器
        5.1.1 结构模型
        5.1.2 理论分析
        5.1.3 结构设计
        5.1.4 性能分析
        5.1.5 工艺误差分析
    5.2 波长间隔20nm的4信道的波分-模分混合复用/解复用器
        5.2.1 结构模型
        5.2.2 理论分析
        5.2.3 结构设计
        5.2.4 性能分析
        5.2.5 工艺误差分析
    5.3 波长间隔10nm的8信道波分-模分混合复用/解复用器
        5.3.1 结构设计
        5.3.2 性能分析
    5.4 本章小结
第六章 波分-模分混合复用/解复用器在系统中的应用
    6.1 VPI Transmission Maker仿真平台简介
    6.2 波分-模分混合复用光通信系统的设计
    6.3 波分-模分混合复用光通信系统的性能分析
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 展望和建议
参考文献
附录1 攻读博士学位期间撰写的论文
附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目
附录3 攻读博士学位期间申请的专利
致谢

(6)超大容量光纤传输实验与OFDM关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究意义
    1.2 光纤通信技术的兴起
    1.3 100-Gb/s直接检测的研究背景及现状
    1.4 大容量高谱效率相干光通信的研究背景及现状
    1.5 AOWC的研究背景及现状
    1.6 论文的主要工作和结构安排
2 超大容量光纤传输系统设计与关键技术研究
    2.1 引言
    2.2 发射端设计
    2.3 接收端设计
    2.4 光调制器在超大容量光纤传输系统中的应用研究
    2.5 本章小节及主要创新点
3 基于OFDM的超大容量光纤传输系统若干关键问题研究
    3.1 引言
    3.2 OFDM技术的基本原理
    3.3 DDO和CO-OFDM的系统模型
    3.4 OFDM系统存在的问题及解决方法研究
    3.5 本章小节及主要创新点
4 100-Gb/s DDO-OFDM光纤传输实验系统研究
    4.1 引言
    4.2 载波辅助DDO-OFDM原理
    4.3 载波独立保护间隔共享100-Gb/s DDO-OFDM实验研究
    4.4 载波共享保护间隔共享100-Gb/s DDO-OFDM实验研究
    4.5 改进型载波共享保护间隔共享100-Gb/s DDO-OFDM实验研究
    4.6 本章小节及主要创新点
5 超大容量CO-OFDM光纤传输实验系统研究
    5.1 引言
    5.2 相干光通信若干技术原理分析
    5.3 基于传统OFDM大容量长距离光纤传输实验论证
    5.4 基于OFDM/OQAM大容量高谱效率光纤传输实验论证
    5.5 本章小节及主要创新点
6 超大容量光网络中可变带宽AOWC技术研究
    6.1 引言
    6.2 基于OFDM调制的T比特级可重构光网络研究
    6.3 基于硅基光波导的高阶OFDM信号的AOWC研究
    6.4 偏振不敏感泵浦相位噪声消除的高阶PDM-OFDM信号AOWC实验研究
    6.5 本章小节及主要创新点
7 总结与展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表论文目录
附录2 攻读博士学位期间参与项目
附录3 论文中英文缩写简表

(7)中短距光纤通信系统关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状
    1.3 主要研究内容及创新点
    1.4 文章结构安排
2 中短距光纤通信系统基础
    2.1 光发射机
    2.2 光纤信道
    2.3 光接收机
    2.4 信噪比监测与自适应调制
    2.5 本章小结
3 DDO-OFDM系统中的预编码技术研究
    3.1 预编码DDO-OFDM系统模型
    3.2 CAZAC预编码FFT-OFDM系统
    3.3 DHT预编码FHT-OFDM系统
    3.4 基于预编码的简化自适应调制
    3.5 本章小结
4 基于多芯光纤的中短距光纤传输系统
    4.1 基于多芯光纤和DDO-OFDM的大容量光接入网
    4.2 基于多芯光纤和自相干探测超大容量光接入网
    4.3 基于多芯光纤的双向对称400G实时互连
    4.4 本章小结
5 非正交功率域复用技术研究
    5.1 功率复用光纤通信系统模型
    5.2 数字域功率复用系统的实验验证
    5.3 光域功率复用系统的实验验证
    5.4 基于偏振正交合波的光域功率复用系统
    5.5 本章小结
6 总结和展望
    6.1 本论文的工作总结
    6.2 未来工作展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表论文目录
附录2 攻读博士学位期间公开专利列表
附录3 缩略词汇表

(8)光纤通信技术的现状及发展趋势(论文提纲范文)

1 引言
2 光纤通信技术的现状
    2.1 波分复用技术
    2.2 光纤接入技术
3 光纤通信技术的发展趋势
    3.1 超大容量、超长距离传输技术
    3.2 光孤子通信
    3.3 全光网络
4 结束语

(9)Tbit/s超大容量光纤通信系统的研究进展(论文提纲范文)

1 引 言
2 Tbit/s超大容量光纤通信系统的进展
    2.1 Tbit/s WDM传输系统研究现状
        2.1.1 偏振复用 (PDM) 技术
        2.1.2 双二进制编码技术
        2.1.3 DWDM色散管理孤子
        2.1.4 分布喇曼放大技术
        2.1.5 10Tbit/s传输实验
    2.2 超高速OTDM传输系统研究现状
    2.3 Tbit/s OTDM/WDM混合传输系统研究现状

四、超大容量光纤通信系统研究的进展(论文参考文献)

  • [1]光纤通信技术发展综述[J]. 余少华,何炜. 中国科学:信息科学, 2020(09)
  • [2]超高速光时分复用通信系统关键技术研究[D]. 杜荣建. 天津大学, 2003(04)
  • [3]面向大容量光纤通信的弱耦合空分复用光纤及关键器件[D]. 姜寿林. 上海交通大学, 2019(06)
  • [4]新型超高速、超大容量光纤通信系统架构的研究[D]. 罗鸣. 华中科技大学, 2020
  • [5]基于光子晶体波分—模分混合复用/解复用器的研究[D]. 季珂. 南京邮电大学, 2019
  • [6]超大容量光纤传输实验与OFDM关键技术研究[D]. 李超. 华中科技大学, 2015(07)
  • [7]中短距光纤通信系统关键技术研究[D]. 冯振华. 华中科技大学, 2017(10)
  • [8]光纤通信技术的现状及发展趋势[J]. 曹茂虹,刘礼. 光机电信息, 2007(03)
  • [9]Tbit/s超大容量光纤通信系统的研究进展[J]. 刘俭辉,丁永奎,贾东方,李世忱. 光学技术, 2003(04)
  • [10]面向光纤通信多维复用的光场调控与传输技术[J]. 李建平,刘洁,高社成,余思远,李朝晖. 光学学报, 2019(01)

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超大容量光纤通信系统研究进展
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