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模块式四芯光纤信道分束器及其性能测试方法

光通信技术 2024年第2期48卷 68-71页

作者：吴杉杨世泰陈意坚段劭琛徐陈睿苑立波桂林电子科技大学电子工程与自动化学院广西桂林541010 桂林电子科技大学光学工程学院广西桂林541010 桂林电子科技大学机械工程博士后流动站广西桂林541010

针对传统多芯光纤分束器与多芯光纤连接方式的不足,如拆卸困难和测试方案需额外引入测试分束器等问题,采用双包层光纤束拉锥法制备了四芯光纤信道分束器。为了方便器件的测试和连接,在单模光纤和四芯光纤的尾端分别制备了LC/PC型的活动... 详细信息

针对传统多芯光纤分束器与多芯光纤连接方式的不足,如拆卸困难和测试方案需额外引入测试分束器等问题,采用双包层光纤束拉锥法制备了四芯光纤信道分束器。为了方便器件的测试和连接,在单模光纤和四芯光纤的尾端分别制备了LC/PC型的活动连接器,从而形成了单个模块式的四芯光纤信道分束器;同时,提出了一种针对该模块式器件的镜像反射式测试方法。这种测试方法仅需要一个LC/PC活动连接器式反射器,就可以轻松完成器件的插入损耗和芯间串扰的测试。测试结果表明,所制备的四芯光纤信道分束器性能优异,其最大插入损耗和最大芯间串扰分别为0.84 dB和-46.32 dB。

关键词：多芯光纤信道分束器光纤活动连接器插入损耗芯间串扰

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低串扰低弯曲损耗环形芯少模多芯光纤的设计

物理学报 2022年第9期71卷 147-157页

作者：张媛姜文帆陈明阳江苏大学机械工程学院光电信息科学与工程系镇江212013 香港城市大学电子工程系中国香港

针对少模多芯光纤中存在的纤芯内模式间的耦合及芯间模式耦合等问题,提出一种阶跃型环形芯组成的7芯结构光纤,每个纤芯可支持5个模式.各纤芯具有一个中心低折射率区域和一个高折射率环,保证纤芯内模式间均具有较大的折射率差,从而减小... 详细信息

针对少模多芯光纤中存在的纤芯内模式间的耦合及芯间模式耦合等问题,提出一种阶跃型环形芯组成的7芯结构光纤,每个纤芯可支持5个模式.各纤芯具有一个中心低折射率区域和一个高折射率环,保证纤芯内模式间均具有较大的折射率差,从而减小模式间耦合问题.运用有限元法模拟分析了中心纤芯和外纤芯的弯曲损耗、模式间的串扰特性及纤芯参数对串扰性能的影响.数据模拟结果表明,当波长为1.55μm,这种多芯光纤在弯曲半径为50 mm时,弯曲损耗远低于光纤衰减损耗,且纤芯中5个模式的相邻纤芯之间串扰均小于-20 dB/100 km,因而这种多芯光纤在小弯曲半径下仍可实现纤芯间独立的长距离信息传输.

关键词：少模多芯光纤芯间串扰弯曲损耗模场

C+L波段低损耗色散补偿19芯光子晶体光纤设计

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光学精密工程 2022年第22期30卷 2860-2868页

作者：王亚捷侯尚林雷景丽兰州理工大学理学院甘肃兰州730050

为解决空分复用通信系统中多芯光纤色散积累的问题,本文利用光子晶体光纤灵活的色散可调性并结合多芯光纤提出了一种C+L波段低损耗色散补偿19芯光子晶体光纤。通过有限元法结合耦合模理论对该光纤色散、芯间串扰、限制损耗及弯曲损耗等... 详细信息

为解决空分复用通信系统中多芯光纤色散积累的问题,本文利用光子晶体光纤灵活的色散可调性并结合多芯光纤提出了一种C+L波段低损耗色散补偿19芯光子晶体光纤。通过有限元法结合耦合模理论对该光纤色散、芯间串扰、限制损耗及弯曲损耗等各项光学性能进行了数值模拟。结果表明,该多芯光纤在C+L波段实现大负色散的同时,能显著抑制芯间串扰及限制损耗。该光纤在C+L波段内可实现介于-9572~-13633 ps/nm/km之间的大负色散及介于2.04×10^(-5)~8.1×10^(-3)dB/km之间的超低限制损耗。同时在C+L波段该光纤芯间串扰介于-88.96~-33.33 dB/100 km之间,并且弯曲损耗值满足ITU-T建议的G.654光纤在标准光纤尺寸下对19芯光子晶体光纤的要求。因此,该光纤可在基于空分复用技术的多芯光纤通信系统中发挥有效的色散补偿作用。

关键词：空分复用光子晶体光纤多芯光纤色散补偿芯间串扰

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多芯激励下实际多芯光纤芯间串扰特性研究

通信学报 2022年第11期43卷 233-241页

作者：向练潘洪峰金树林邵卫东苏州大学光通信网络技术重点实验室江苏苏州215006 苏州大学电子信息学院江苏苏州215006

基于耦合功率理论研究了多芯激励下实际多芯光纤的功率和串扰分布特性。根据简化后的七芯光纤功率耦合方程,推导了3种多芯激励情况下各纤芯的光信号功率和芯间串扰的解析表达式。仿真结果表明,经过长距离传输,各纤芯中的光功率会收敛到... 详细信息

基于耦合功率理论研究了多芯激励下实际多芯光纤的功率和串扰分布特性。根据简化后的七芯光纤功率耦合方程,推导了3种多芯激励情况下各纤芯的光信号功率和芯间串扰的解析表达式。仿真结果表明,经过长距离传输,各纤芯中的光功率会收敛到一个定值,达到动态平衡状态,并且其收敛距离随着弯曲半径的增大呈指数级减小,逐渐趋于一个定值。此外,为研究多芯激励和单芯激励的关系,推导了多个纤芯同时激励和分别激励下耦合纤芯的功率和串扰的解析表达式。研究表明,多个纤芯激励对耦合纤芯串扰的贡献是不相关的,多芯激励的串扰等同于单芯分别激励下串扰的线性叠加。

关键词：多芯光纤芯间串扰耦合功率理论多芯激励空分复用

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低串扰大模场面积多沟槽辅助六芯光纤的研究

光学技术 2022年第2期48卷 171-176页

作者：刘嘉伟余先伦聂鹏程关莉珍王雨行重庆三峡学院电子与信息工程学院重庆404020

为提高光纤的传输容量,并获得更佳的传输性能,设计了一种三层沟槽辅助的低串扰大模场面积的同质六芯光纤,该结构将多芯光纤的每个纤芯用三层低折射率的沟槽包裹,并在包层中添加隔板结构。通过COMSOL、Rsoft软件进行仿真,就纤芯半径、包... 详细信息

为提高光纤的传输容量,并获得更佳的传输性能,设计了一种三层沟槽辅助的低串扰大模场面积的同质六芯光纤,该结构将多芯光纤的每个纤芯用三层低折射率的沟槽包裹,并在包层中添加隔板结构。通过COMSOL、Rsoft软件进行仿真,就纤芯半径、包层折射率、沟槽深度、沟槽宽度对芯间串扰和模场面积的影响进行了研究。结果表明,在波长为1550nm、纤芯折射率为1.4457、光纤半径为40μm的条件下,该结构光纤的芯间串扰可以达到-55.429dB,模场面积可以达到305.061μm^(2)。采用这种结构的多芯光纤可以获得较低芯间串扰并获得大模场面积。

关键词：光纤通信技术六芯光纤芯间串扰模场面积沟槽辅助

沟槽辅助纤芯异质结构十九芯光纤的设计与传输特性分析

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沟槽辅助纤芯异质结构十九芯光纤的设计与传输特性分析

作者：马丽伶燕山大学

学位级别：硕士

高速大容量传输是未来光通信发展的必然趋势,传统单模光纤的系统容量已经接近其物理极限,急需发展新的光纤技术实现通信容量的大幅度扩展和升级。基于空分复用原理的多芯单模/少模光纤被看作是目前解决通信容量危机的有效途径之一。然... 详细信息

高速大容量传输是未来光通信发展的必然趋势,传统单模光纤的系统容量已经接近其物理极限,急需发展新的光纤技术实现通信容量的大幅度扩展和升级。基于空分复用原理的多芯单模/少模光纤被看作是目前解决通信容量危机的有效途径之一。然而多芯单模/少模光纤在有效地提高传输容量的同时,伴随着不容忽视的串扰问题,过大的串扰会导致扩充后的信道之间互相干扰,使光纤中的信号不能正常传输。因此,如何抑制串扰是多芯少模光纤面向实用化亟待解决的科学和技术问题。本文从抑制多芯光纤芯间串扰的角度出发,提出了低串扰的十九芯单模光纤和十九芯四模光纤两种结构,具体内容如下:首先,介绍了光纤的模式理论以及模式数量的调控机制,阐述了控制模式数量的方法以及判断模式是否截止的标准,分析了多芯光纤的芯间和模间串扰的计算方法,对通信用的空分复用光纤的色散、非线性系数、有效模场面积等重要参数进行了描述,同时对全矢量有限元法的求解思路和步骤进行了描述。为多芯光纤的设计和性能分析提供了理论基础。其次,设计了一种沟槽辅助型的十九芯单模光纤,设计思路是将低折射率沟槽和异质结构纤芯结合,达到更强的串扰抑制效果。通过对纤芯参数的优化,当工作波长为1.55μm时,十九芯单模光纤的芯间串扰最低为-39.52 d B/100km,三种纤芯间的串扰在E+S+C+L波段均低于-30 d B/100km,保证了十九芯光纤的所有纤芯在工作波段可以独立传输。通过对纤芯和辅助结构的调整,LP模式在E波段前截止,光纤中仅传输基模一个模式。同时十九芯光纤的弯曲半径达到80 mm后,芯间串扰将不再发生改变,光纤具有良好的抗弯曲性能。最后,为了进一步扩充光纤的通信容量,在十九芯单模光纤的基础上调整纤芯参数,不改变芯间距的情况下十九芯光纤可以稳定传输四个LP模。三种纤芯之间的串扰均低于-30 d B/100km,每个纤芯中各个模式的有效折射率差均大于10,芯间和模间串扰均达到了独立传输的要求。在工作波长为1.55μm时,最低芯间串扰达到了-139.80 d B/100km。四个模式的有效模场面积均大于80μm,较大的有效模场面积有效地抑制了光纤的非线性效应,十九芯四模光纤的非线性系数低于1.28W·km。此外当弯曲半径大于160 mm时,弯曲状态对芯间串扰的影响降低,光纤拥有较好的弯曲不敏感特性。

关键词：纤芯异质结构多芯单模光纤多芯少模光纤芯间串扰弯曲性能

弹性光网络中基于频谱切片的资源分配算法研究

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弹性光网络中基于频谱切片的资源分配算法研究

作者：任杰重庆邮电大学

学位级别：硕士

随着互联网应用的迅速发展,网络流量呈爆炸式增长,基于固定子载波分配的波分复用光网络不满足网络流量对资源的需求。而弹性光网络因其更细的频谱划分粒度、自适应调制格式等优势,在资源分配过程中表现出更高的灵活性。虽然弹性光网络... 详细信息

随着互联网应用的迅速发展,网络流量呈爆炸式增长,基于固定子载波分配的波分复用光网络不满足网络流量对资源的需求。而弹性光网络因其更细的频谱划分粒度、自适应调制格式等优势,在资源分配过程中表现出更高的灵活性。虽然弹性光网络具有许多优势,但其发展中也存在着新的问题:其一,动态业务场景下,恶化的频谱碎片问题降低了资源的利用率;其二,使用多芯光纤增加弹性光网络传输容量的同时,带来多芯光纤之间严重的芯间串扰问题,影响业务传输质量。因此,论文主要研究在弹性光节点中配置频谱切片机以缓解网络频谱碎片,以及考虑频谱碎片和串扰影响的资源分配算法:第一,针对频谱碎片问题,论文第三章提出一种基于频谱切片的碎片感知资源分配算法。首先,基于单芯光纤接口,算法设计一种配置频谱切片机的三级动态功能型节点结构;其次,在路由选择阶段,提出一种基于路径权重值的路由选择策略,路径权重值综合考虑路径长度、路径上频谱资源的碎片率和可用频谱切片机数量,计算候选路径权重值对候选路径进行排序,为业务选择路径权重值最大的路由;在频谱分配阶段,采用首次匹配为业务分配频谱,若资源分配失败,则提出一种频谱切片的分配策略,重用频谱碎片资源的同时抑制节点频谱切片机的使用,从而减少网络传输成本。仿真结果表明,本章所提算法的带宽阻塞率和频谱利用率性能较优。第二,针对具有确定起止时间的可调度业务加重了多芯光纤-弹性光网络的资源碎片和芯间串扰的问题,论文第四章提出一种基于频谱切片的串扰感知和分配代价感知资源分配算法。首先,基于多芯光纤接口,算法设计一种配置频谱切片机的按需节点结构;在纤芯选择阶段,提出基于纤芯分组和频谱分区的纤芯选择策略,确定纤芯优先级,改善串扰对业务的影响;在资源分配阶段,采用候选资源窗口的串扰感知资源分配策略为可调度业务选择串扰值最小的频谱和时间资源窗口;当资源分配失败时,采用基于频谱切片的分配代价感知资源分配策略,将可调度业务切分为多个子请求,增加可调度业务成功传输的概率。仿真结果表明,本章所提算法的带宽阻塞率、改善串扰率和频谱利用率性能较优。

关键词：弹性光网络多芯光纤频谱切片频谱碎片芯间串扰

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空分复用弹性光网络中频谱分配算法研究

空分复用弹性光网络中频谱分配算法研究

作者：江亮南京邮电大学

学位级别：硕士

随着虚拟现实和人工智能等新兴科技的迅猛发展,现代社会对高清视频、大型数据文件等高速、大容量数据传输的需求越来越高,弹性光网络以其高灵活性和高频谱利用率成为主要的解决方案之一。将空分复用技术与弹性光网络结合,可以大幅度提... 详细信息

随着虚拟现实和人工智能等新兴科技的迅猛发展,现代社会对高清视频、大型数据文件等高速、大容量数据传输的需求越来越高,弹性光网络以其高灵活性和高频谱利用率成为主要的解决方案之一。将空分复用技术与弹性光网络结合,可以大幅度提高传输容量,很好地解决日益增长的业务需求,但也带来了一些新的问题。多芯光纤中的芯间串扰会限制业务的传输距离和降低业务的传输质量,过多的频谱碎片也会导致后续的业务阻塞,影响网络的整体性能。学术界普遍认为在网络层解决这些问题要更为便捷高效,本文针对空分复用弹性光网络中基于频谱分配算法来解决芯间串扰和频谱碎片问题,采用理论研究和数值仿真等方面开展了全面深入的研究。论文首先对弹性光网络中包括频谱资源分配等关键问题进行了介绍,深入研究了空分复用弹性光网络中芯间串扰和频谱碎片问题。对于多芯光纤中芯间串扰问题,本文提出了一种基于阈值降低串扰的频谱分配算法。算法结合纤芯分组和纤芯优先级策略,核心思想是通过动态频隙阈值改变中间纤芯优先级,在高负载时将占用频隙小的业务优先分配在中间纤芯,利用不同业务之间的保护频隙来降低芯间串扰。在NSFNET和USNET两种典型网络拓扑中的仿真结果表明,在产生相同串扰下,本文算法与其他算法相比能承受更高的网络负载,并且在阻塞率方面也优于传统算法。针对网络中频谱碎片问题,本文提出了基于频谱分区改进的频谱分配算法(Im-SP),传统频谱分区算法中专用分区出现业务阻塞,对业务进行再分配时会使其他专用分区的频谱碎片化严重。本文的改进算法采用两种不同的频隙分配模式,对上述情况做了优化,不会影响其他专用分区的频谱碎片化程度。在NSFNET和USNET两种典型网络拓扑中的仿真结果表明,当业务速率有40Gbps、100Gps、200Gbps、400Gbps和800Gbps五种类型时,在NSFNET网络中,本文提出的Im-SP算法相比于ZB算法和FASA-SP-FLF算法,在高负载1600Erl时带宽阻塞率和频谱利用率性能分别提升10.7%、7.5%。在USNET网络中,本文提出的Im-SP算法相比于ZB算法和FASA-SP-FLF算法,在高负载2000Erl时带宽阻塞率和频谱利用率性能分别提升8.5%、5.8%。

关键词：空分复用弹性光网络芯间串扰频谱碎片频谱分区

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多沟槽与空气孔辅助多芯光纤的研究

多沟槽与空气孔辅助多芯光纤的研究

作者：刘嘉伟重庆三峡学院

学位级别：硕士

随着现代互联网、信息技术的迅猛发展,人们对于数据传输容量的要求日益增加,传统的单模单芯光纤的传输容量已经越来越接近香农极限,如今对光通信系统的容量和带宽提出了更高的要求。基于空分复用的多芯光纤可以充分利用空间维度,能够有... 详细信息

随着现代互联网、信息技术的迅猛发展,人们对于数据传输容量的要求日益增加,传统的单模单芯光纤的传输容量已经越来越接近香农极限,如今对光通信系统的容量和带宽提出了更高的要求。基于空分复用的多芯光纤可以充分利用空间维度,能够有效解决传统光纤传输容量接近理论极限的限制,极大增加光纤通信的传输容量。然而,目前多芯光纤也存在着许多问题,如纤芯间不可避免地产生串扰等等。本文针对于多芯光纤的芯间串扰、模场面积以及差分模时延特性,为降低芯间串扰并获得大模场面积和低差分模时延,深入研究了多芯光纤的结构参数对上述特性的影响,提出了一种多沟槽与空气孔辅助六芯光纤。主要的研究工作如下:1.根据电磁场与电磁波以及光纤传输的基本理论,研究了多芯光纤的重要传输特性(包括芯间串扰、模场面积、差分模时延等),构建了多芯光纤的理论模型,为全文的研究提供了理论基础。2.通过仿真计算,研究了常规多芯光纤的纤芯与包层折射率差、纤芯半径、辅助结构等因素对其芯间串扰、模场面积和差分模时延特性的影响,为多沟槽与空气孔辅助六芯光纤的提出与研究奠定了基础。3.为降低芯间串扰并最大程度地获得大模场面积和低差分模时延,提出了一种多沟槽与空气孔辅助六芯光纤结构,该结构光纤对每个纤芯采用三层低折射率的沟槽环绕,并采取沟槽辅助与空气孔辅助相结合的方式,在相邻纤芯之间添加少量空气孔结构。根据光波的传输理论以及该光纤的结构,研究了该种光纤的数学理论模型。4.通过数值计算与分析,详细研究了多沟槽与空气孔辅助六芯光纤在单模传输时结构参数对芯间串扰、模场面积特性的影响,并根据计算结果和大量测试得出三组光纤结构参数,使得光纤性能达到较高的水平,在波长为1550nm处其芯间串扰可达到-67.667d B,模场面积可达到282.087μm。此外研究了以上三组光纤结构在双模传输时在低芯间串扰大模场面积的条件下的差分模时延特性,结果表明其在S+C+L(1460nm-1610nm)通信波段上差分模时延均小于34ps/m,最低可达到28.501ps/m,可以实现较低的差分模时延,且两种模式LP模和LP模的有效模式折射率差均大于0.001,模式串扰达到可以忽略不计的水平。最后,对所提出的多沟槽与空气孔辅助六芯光纤进行性能分析与总结。

关键词：光纤通信技术六芯光纤芯间串扰模场面积差分模时延