一、Safety Guide-Line and Requirements for Distributed Raman Amplification and its Applications to WDM Transmission Systems（论文文献综述）
覃禹让[1]（2021）在《高速光WDM系统中的非线性效应及其补偿》文中指出随着互联网和新兴产业的喷涌而出,通信网络逐渐进入到了流量大爆炸的时代,大数据、云计算、在线教育、网络直播等各种各样的互联网应用对网络带宽的需求在快速增长。数据传输方面对传输速率、传输距离、传输带宽展现了更高的需求,在高速传输的条件下,不可避免地将受到更严重地非线性效应的影响,如何更高效地完成对传输损伤的补偿显得尤为重要。而波分复用系统（WDM）是应用最广泛的传输系统之一,其能够提高信道容量和带宽的特性,也恰恰满足了新一代光通信数据传输需求。本论文重点研究了相干光WDM系统中非线性效应的估计模型、用于非线性补偿的数字反向传输算法和能够提高信道容量和频谱效率的概率整形技术。提出了一种简化的非线性效应估计模型、改良的自适应数字反向传输算法和概率整形与反向传输算法的融合方案。论文的主要工作内容和创新点如下:（1）研究了相干光WDM系统的概念和理论模型,重点研究了相干光WDM系统中的非线性效应,提出了相干光WDM系统的简化噪声估计模型,该方案创新点为大大简化了非线性噪声的计算复杂度,仿真研究了常规光WDM系统与弹性光WDM两种系统中噪声的估计效果,研究结果表明该简化噪声模型在简化了复杂度的同时也很好地对系统中的噪声进行估计。（2）研究了用于非线性损伤补偿的数字反向传输算法,提出了基于二分的自适应数字反向传输搜索方案,该方案的创新点是在未知传输链路参数的情况下,能够通过二分搜索的方式计算出最佳的非线性参数,并大大减少补偿的计算复杂度。仿真对传统DBP算法与所提出的算法进行了对比分析,研究结果表明,所提出的算法可在未知传输链路参数的情况下对传输损伤进行补偿,相对于传统方式有良好的补偿效果,计算复杂度大大降低。（3）研究了概率整形的基本原理,提出了一种基于概率整形和数字反向传输算法的联合补偿方案,该方案创新点在于通过两者的融合补偿,能够在提高传输的信道容量的同时也具有良好的补偿效果。仿真研究了联合补偿方案的传输性能及其影响因子,研究结果表明,在选取合适的参数条件下,该补偿方案能够在接近传输的互信息极限的条件下,同时有着良好的传输性能。
陈思琦[2]（2021）在《基于低损耗光纤的随机光纤激光点式传感系统研究》文中研究说明近年来,电网事故在我国各个地区相继发生,这不仅会扰乱人们的正常生活,还会给国家经济带来不可估量的损失。为了减少电网事故的发生,需要对输电线运行状态进行有效监测。基于随机光纤激光器的点式光纤传感系统具有抗电磁干扰、信噪比高、长距离传感等优势,极其适合应用于电网系统中。然而,随着国家电网规模的扩张,如何进一步提升点式光纤传感系统的性能是今后需要解决的问题。本文在特种传感光纤光缆联合实验室的支持下将一种低损耗光纤（ULL G.652B）用于随机光纤激光器的腔体设计,并将该激光器用于点式传感系统以提升点式传感系统的性能。主要工作内容如下:（1）从理论上分析基于低损耗光纤的随机光纤激光系统输出特性。本文先测量了ULL G.652B光纤在特定波长的损耗系数、后向瑞利散射系数和ULL G.652B光纤的拉曼增益谱。然后,从理论上分析了基于100km ULL G.652B光纤的二阶随机光纤激光器输出功率,激射阈值以及特定泵浦功率下光功率沿光纤的分布情况。（2）设计了一种基于100km/150km ULL G.652B光纤的二阶随机光纤激光系统。本文先研究该系统激射阈值、光纤尾端输出功率和输出光谱以及其随泵浦功率的变化情况。光纤尾端输出功率的实验结果和仿真结果基本一致,说明使用的理论模型较为准确地预测了设计的随机光纤激光系统输出特性。然后,对比100km/150km光纤长度下基于ULL G.652B光纤的随机光纤激光器和基于普通单模光纤（G.652D）的随机光纤激光器输出特性。对比发现在泵浦输出功率较高的情况下,基于ULL G.652B光纤的随机光纤激光器输出光功率和输出光谱对比度都要高于基于G.652D光纤的随机光纤激光器,因此基于低损耗光纤的随机光纤激光器更适合长距离光纤传感。（3）将低损耗光纤应用于点式光纤传感系统。本文先设计了一种基于150km低损耗光纤的随机光纤激光点式传感系统,研究该系统的传感特性。该系统的传感单元是中心波长为1563nm的光纤布拉格光栅（FBG）。此外,还与相同光纤长度下基于G.652D光纤的随机激光点式传感系统做比较。对比发现在相同条件下,基于低损耗光纤的随机光纤激光点式传感系统的传感性能更好。
冯其光[3]（2020）在《光纤传输系统中随机分布式散射的研究与应用》文中研究指明光纤中的随机分布式散射效应,包括瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射是影响光纤传输系统性能的重要因素,在光放大、光纤链路和系统性能监测等方面具有重要的应用。在光纤随机散射效应的应用场景中,一般采用传输的光作为光放大、光链路监控、光传感的媒介,光纤随机散射的时间随机性和空间随机性都会对相关光传输系统性能产生显着影响。特别是对于长距离光传输系统,光纤中某些地方的总光功率往往很高,很容易在光纤非线性效应的影响下产生瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射之间的相互作用,进而在系统中引发新的光学现象。现有光纤随机散射的理论模型在应对随机散射在光纤传输中的新应用时面临着一些问题。一方面,现有理论模型对散射的随机性的建模是不够充分的,一般只考虑了散射光强度和相位随时间变化的随机性,但没有充分考虑散射源在空间分布上的随机性。另一方面,现有光纤随机散射模型中,每一种光纤散射效应是单独处理的,忽略了多种光纤散射效应之间的相互作用。由于在对光纤散射空间随机性和不同散射之间的相互作用建模方面的欠缺,现有理论模型在新兴的光纤传输系统应用中无法对系统进行足够准确的建模和有效的性能分析,从而限制了光纤随机散射应用的发展。本文从常见光传输系统中光纤随机散射效应引起的问题出发,通过实验测试和理论建模,对光纤中各种随机散射效应进行了较为系统和全面地研究。通过深入研究光纤随机散射的时间随机性、空间随机性及其相互作用,本文改进了现有的光纤随机散射理论分析模型,能够更加全面精确地分析光纤中的随机散射效应。论文的主要工作包括:（1）在短距离低成本光纤通信系统方面,考虑到后向散射源点空间分布的随机性,本文建立了单纤双向系统中后向散射噪声与信号光相互作用的理论模型,理论分析和实验测量了后向散射噪声的频域和时域特征,然后将模型用于分析和解决具有无色无光光网络单元的低成本单纤双向无源光网络（PON,Passive Optical Network）中后向瑞利散射噪声抑制的问题,提出了一种具有瑞利散射噪声抑制功能的PON架构,并进行了实验验证分析。（2）在光纤链路监控和光纤传感方面,本文基于香农极限理论分析了光时域反射仪（OTDR,Optical Time-Domain Reflectometry）的动态范围和空间分辨率之间的限制关系。基于香农极限理论对OTDR的性能分析和瑞利散射的随机特性,本文提出了一种采用线性调频信号、分数阶傅里叶变换算法和电域频分复用技术的大动态范围OTDR,并进行了实验验证;针对高入纤光功率时布里渊散射和瑞利散射光功率变化的相关性,本文改进了瑞利散射与布里渊散射的功率耦合模型,引入了布里渊散射和瑞利散射的相互作用,获得了更准确的散射功率计算结果。该模型可用于普通OTDR、相位敏感型OTDR和布里渊OTDR的性能分析和探测脉冲设计。（3）在基于分布式拉曼放大的长距离光纤通信系统方面,考虑到分布式拉曼放大系统中受激拉曼散射、自发拉曼散射和瑞利散射的相互作用与随机性,本文提出了分布式光纤拉曼放大器的噪声功率谱模型和信号光场传输模型。其中噪声功率谱模型可用于对接收端信号的光信噪比进行比较准确地计算,初步评估拉曼放大光纤通信系统的性能;而信号光场传输模型能够对拉曼放大系统中的光纤损耗、增益、色散、非线性效应和信号与噪声的相互作用等进行综合准确地分析,能够实现对拉曼放大光纤通信系统性能的更加准确地评估。
龙灏[4]（2020）在《某省超长跨距光纤通信技术应用研究》文中研究指明目前,我国主要的通信方式包括无线通信、有线通信、微波通信及光纤通信等。其中光纤通信以其传输质量稳定、传输速度高、抗外界干扰能力强、造价成本低等特点成为主要应用媒介,在我国整个通信行业占据了重要的一席之地,为此通信运营商及设备生产厂家投入大量人力物力发展光纤通信技术,其中以超长跨距光纤通信技术为代表的通信技术已达到世界领先水平。光纤传输系统实质是闭环传输系统,光纤传输系统具有多线路交错等特点,所以传输过程中难免会出现信号干扰的情况,超长距离传输对信号的传输质量干扰则更为敏感,因为光纤线路传输越长,其传输速率越低。因此,为了有效提升网络速率及利用率,需要根据超长跨距光纤通信的实际需求,科学研究光纤放大设备在实际超长跨距应用的配置技术,形成理论方案,建立光纤放大设备理论模型,并进行测试仿真试验,得出科学结论。探寻拉曼放大器、掺铒光纤放大器（EDFA）、遥泵放大器、混合放大器等设备的参数配置与超长跨距光纤通信传输质量、速率等性能的关系,使超长跨距光纤通信传输新能得到进一步提升,不仅具有重要的理论意义,其在现实生产应用中也具有重要的实际价值。文章研究内容是某省超长跨距光纤通信技术,结合相关通信传输系统现状和实际,重点研究了超长单跨传输系统和超长跨距无中继传输系统,文章首先从课题背景及意义分析,针对光纤通信技术及通信模块展开讨论,分析总结了超长跨距光传输实现方法。重点讨论了影响超长跨距通信的影响因素及超长跨距光纤通信关键技术,为后续的应用研究形成理论技术支撑。最后针对某省超长跨距应用方案展开分析,以预放+功率放大器+信号波长转换器为基础架构,依据实际需求增加组合模块,易于形成建设方案,后期易于排障维护,采用的4波段10G/2.5G混合传输技术规划方式,应用可操作性强,各项性能指标优秀,符合未来行业及技术发展需要,应用效果良好。通过对传输节点、光功率损耗及链路信噪比等方面对其传输性能进行应用分析,进行应用性能测试,形成最终研究结论。
金诗文[5]（2020）在《反射式调制的双向光纤通信系统的光放大技术的研究》文中研究表明光纤通信传输容量大、损耗低、传输频带宽且抗电磁干扰能力强,其发展涉及的范围、影响力已远远超越其本身。而相干光通信技术因其高灵敏度、更长的中继距离、更大的通信容量而成为热门研究技术。传统的相干光通信系统往往需要闭环的频率跟踪控制系统,以便本地本振光相位跟踪信号的载波相位。然而,稳定锁定载波相位漂移的复杂性使其在实际中的应用较为困难。在对反射式调制的双向相干光通信系统的研究中,减少了传统的闭环频率跟踪系统的需求,在实际工程应用中显示出较大的发展潜力。论文在反射式调制的双向相干光通信系统基础上,重点研究了光放大器在其中的应用。系统中调制信号与载波在同一根光纤内传输,这种单纤双向方式引起的背向散射噪声增加了系统的复杂性,这使得放大器在系统的应用中将考虑的噪声因素不仅仅是放大自发辐射噪声、双重瑞利背向散射噪声等,更要考虑到双向传输光纤中调制信号放大的同时载波背向散射噪声的影响。研究结果表明,在综合考虑放大自发辐射噪声、背向散射噪声等主要噪声影响后,若将双向掺铒光纤放大器或分布式拉曼光纤放大器应用于系统,在给光信号带来增益的同时也将放大背向散射噪声,这会使得系统应用价值大打折扣。而且系统只有单向传输信息,并没有双向放大的必要性。基于对系统光放大技术的进一步深刻剖析,本文考虑结合单向光放大的掺铒光纤放大器和分立式拉曼光纤放大器应用于反射式调制系统,且从理论、仿真实验方面对此进行了深刻探讨,分析了放大器的增益、噪声系数等情况,也分析了其在系统中应用时的性能表现,论证了其适用性。此外,考虑到分立式拉曼放大器泵浦效率的问题,本文也研究了一种双程放大的分立式拉曼放大器,它利用光纤布拉格光栅反射泵浦光而实现信号光的两次放大。仿真结果证明了它在提高泵浦效率方面的独特优势,也进一步改善了反射式调制系统的性能。由于背向散射噪声的影响,系统传输距离受限,其应用也局限于局域网和城域网等应用场景。但系统特殊的反射式调制方式,可在保密通信方面发挥作用。
牛佳宁[6]（2020）在《量子密钥分发光网络的资源分配机制研究》文中进行了进一步梳理量子密钥分发技术（QKD）的出现为抵御未来计算能力高速发展带来的信息安全问题提供了新的解决方案。近年来,QKD的理论已得到了初步完善,正逐渐从实验室走向实际应用。下一阶段的发展重点将是大规模QKD组网技术,从提高可扩展性及降低实施成本的角度出发,将QKD与光网络融合,即搭建量子密钥分发光网络,成为了必然的发展趋势。本论文围绕如何在现有的光网络资源中承载量子信号的传输这一核心问题,重点针对QKD与光网络融合中噪声干扰及资源竞争两大挑战展开研究,从提高可靠性及资源共享的高效性两个层面提出相应的资源分配方案,主要的研究工作和创新成果如下:（1）针对量子信号与经典信号共纤传输中的多噪声源抑制问题,提出了联合优化四波混频与拉曼散射噪声的波长分配（JOCA）方案。该方案中通过非等间隔信道位置选择及拉曼散射最优的信道间隔选择,能够同时降低四波混频（FWM）及拉曼散射噪声对QKD系统的影响。基于搭建的支持信道重构的共纤传输实验平台展开了一系列噪声测试实验,实验结果验证了提出的JOCA方案能够基本消除FWM噪声干扰,同时使拉曼散射噪声降低23%以上。对QKD系统的性能评估结果表明,密钥生成率与传统方案相比可提高2～3倍。除此之外,为了提高方案的实用性还研究了 JOCA方案在点对多点光接入网中的扩展应用。在本文的仿真场景下,基于JOCA方案的量子光接入网的覆盖范围可提高至20 km,并且与传统方案下的量子光接入网相比密钥生成率最多可提升5倍。（2）针对动态网络环境下的时变噪声干扰问题,提出了基于机器学习的噪声抑制信道分配（ML-NSCA）方案。该方案中针对动态网络环境下数据业务无法准确预知这一挑战,设计了基于LightGBM的最佳量子信道预测模型,该模型采取基于蒙特卡洛的训练方法,解决了数据业务未知条件下的噪声预测问题。在此基础上,根据预测结果采取周期性量子信道重构方式保证QKD在时变噪声下的可靠性。为了提高机器学习的性能,对特征衍生及提取方法进行了优化。测试结果表明,设计的机器学习模型的预测准确率能够达到95%以上。提出的ML-NSCA方案提供了一种更加有效的时变噪声干扰抑制方案,与目前典型的固定波带信道分配（FBCA）方案以及性能预测信道分配（PPCA）方案相比,密钥生成率最大可分别提升42%和31%。（3）针对QKD与数据通信业务共存中的资源竞争问题,提出了密钥量驱动的波长分配（KSD-WA）机制,并设计了启发式优化算法及基于深度强化学习的优化算法。具体地,在基于密钥池的密钥存储与管理技术的保障下,提出的KSD-WA机制通过支持量子信道重构有效地回收网络中的波长碎片来承载量子信号的传输。同时,在物理层噪声干扰的限制下,为了保证生成的量子密钥量能够满足加密需求,对KSD-WA方案中的波长选择进行了优化,提出了最小增益保证（MGG）算法。进一步地,为了提高有效性及智能性,设计了基于深度强化学习的优化算法,实现了策略的自主学习。仿真结果表明,提出的MGG算法及深度强化学习算法能够有效提高密钥生成率,而深度强化学习算法表现出了更好的自适应性。另外,在满足同样加密需求的情况下,现有的信道分配方案严重干扰数据业务的服务（高负载下的阻塞率将提高约10%）,而KSD-WA方案保证了数据业务的服务质量（与无QKD情况下相同）,极大地提高了 QKD与实际光网络的兼容性。综上所述,本文重点研究了 QKD光网络中的资源分配机制,在噪声干扰抑制及高效资源共享两个方面提出了创新性的解决方案,并引入了机器学习进一步提高方案的高效性和智能性。本论文的研究提高了 QKD与光网络融合的可行性,为促进大规模QKD光网络的发展提供了技术支持。
孙剑[7]（2019）在《高速光纤通信系统中全光信号处理技术的研究》文中指出随着信息时代到来,虚拟现实、物联网、高清视频直播等技术和业务深入人们的日常生活和工作,光纤通信系统时刻面对着巨大的带宽需求。研究人员通过提高单通道速率、优化频谱效率以及开发新的复用维度等方法不断增加系统容量,总结近30年来OFC会议上Post Deadline文章,可以发现实验室中的光纤通信系统容量平均每四年提高10倍。使用多种技术相结合的方式可以非常有效地提高通信系统容量,但也将同时大幅增加网络节点复杂度,进而对光信号处理能力提出更高的要求,如高质量光信号源生成、多路信号同时处理、对信号波长和带宽透明、降低节点复杂度等。能够应对复杂网络环境并且低成本的光信号处理技术将成为能否将实验室中的超大容量系统成功商用化的关键因素。本文结合参与课题内容,对正常色散区超连续谱生成机理、光时分复用（Optical Time Division Multiplexing,OTDM）分插复用器、全光波长转换、宽度调谐脉冲生成以及全光相关器等这些光信号处理相关技术进行理论和实验研究,得到一些有益的结论和成果,主要的创新点和研究成果如下:（1）理论研究了脉冲在高非线性光纤（Highly Non-linear Fiber,HNLF）正常色散区超连续谱演化过程中的光谱收缩现象。在正常色散区,脉冲光谱存在能量由两侧波长向内侧转移的机制,这种机制主要由四波混频（Four Wave Mixing,FWM）过程中的能量回传和群速度色散（Group Velocity Dispersion,GVD）导致的走离效应共同作用引起,出现在光波分裂（Optical Wave Breaking,OWB）现象发生之后,其发生的传输距离与脉冲峰值功率和光纤色散成反比。另外受激拉曼散射（Stimulated Raman Scattering,SRS）和交叉相位调制（Cross-Phase Modulation,XPM）效应对光谱收缩现象具有不同影响,表现为:当脉冲内同一时刻重叠的频率分量间隔达到拉曼增益范围时,在SRS的作用下短波长分量会将能量转移给长波长分量,导致短波长分量收缩速度快于长波长分量;XPM在脉冲前后沿表现为不同特性,分别体现为红移和蓝移,这会导致两侧光谱收缩不同步。（2）理论研究了 HNLF正常色散区脉冲前后沿尾部非频移部分演化过程。SRS加速了前沿非频移部分的能量减弱过程,减缓了后沿非频移分量能量减弱过程,三阶色散和自陡峭效应虽然可以导致光谱不对称展宽,但对于尾部非频移分量影响较小;XPM对非频移部分影响表现为脉冲不同频率分量在前后沿重合时,能量较强的部分对能量较弱的非频移部分进行相位调制,最先在靠近脉冲中心的位置发生,前沿的非频移部分出现红移,而后沿部分出现蓝移,传输过程中非频移部分一直受到XPM作用,红移部分持续红移,蓝移部分持续蓝移,波长逐渐靠近前后沿频移部分。（3）分别基于XPM和自相位调制（Self-Phase Modulation,SPM）效应提出了双向使用高非线性光纤结构的全光分插复用和波长转换方案,并进行了实验验证,相比于已有的方案,文中提出方案在仅使用一段HNLF的条件下实现了同时对两路OTDM信号分别进行处理,减少了使用器件数量,简化了系统结构,进行了 2*80 Gbit/s OTDM信号分插复用实验以及50 Gbit/s和20 Gbit/s信号同时波长转换实验,实验结果表明提出的结构都实现了信号无误码接收,具有良好的信号处理能力。（4）分别基于铌酸锂调制器的偏振特性和行波特性提出了两种宽度可调谐脉冲生成方案,并进行了理论分析和实验验证。相比于现有方案,提出的方案在仅采用一个单驱动强度调制器情况下实现了脉冲占空比21%-50%范围内连续可调,简化了系统结构。利用提出的宽度可调谐脉冲生成结构分别进行了 40Gb/s OTDM信号解复用和80 Gb/s OTDM信号100 km传输解复用实验,都实现了实现了无误码接收,实验表明提出的结构具备对高速光信号处理的能力。（5）提出了一种基于多模光纤中模式色散的全光相关器。理论和实验研究证明短脉冲光以不同角度从不同位置注入到多模光纤中可以激励起离散的模式群,这些模式群因模式色散在光纤输出端会形成特有的脉冲响应,依此可以建立空间到时间的一一对应关系。搭建了基于模式色散的全光相关器实验结构,完成了对8-bit码元的全光检测实验。另外当相关器脉冲响应为矩形时,提出的结构可以用于实现全光积分,并进行了实验验证。
姜寿林[8]（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。
吴函[9]（2019）在《新型随机光纤激光器的实现及应用》文中指出光纤激光器具有结构相对简单、光束质量好、效率高、热管理方便、能耗低等明显优势,已成为包括光谱学、工业制造、生物医疗、非线性光学以及国防安全等多个领域不可或缺的工具。近年来,一种新型的有异于常规光纤激光器谐振腔结构的随机光纤激光器引起了学术界的广泛关注。随机光纤激光器无需常规光纤激光器中界限明确的谐振腔,从而降低了对腔体设计的要求,具备结构更加简单、可靠性更高、设计更加灵活等突出优点。近些年的研究表明,随机光纤激光器在高功率、高效率激光输出、多波长激光输出及特殊波段激光输出及相关应用方面已展现出其独特的优势。然而,作为一个尚未成熟的新研究课题,基于随机光纤激光器的输出特性及物理内涵的研究还有待完善,随机光纤激光器的性能的提升及结构的优化还存在很大空间,而基于随机光纤激光器的潜在应用拓展也尚处于摸索阶段。在国家自然科学基金重点项目及重大项目子课题的支持下,本团队在随机光纤激光器领域开展了多年的研究,关于短腔随机光纤激光器的研究成果被美国光学学会评选为2014年度重要光学进展,开拓了高功率随机光纤激光器的研究方向。本论文以基于瑞利散射反馈的随机光纤激光器为研究主体,针对新型随机光纤激光器的设计、输出特性及应用拓展开展了一系列研究工作。利用混合增益概念实现多种新型随机光纤激光器,实现了多个波段的高性能随机激光器。针对级联拉曼随机光纤激光器,提出了多种紧凑型低成本高性能级联拉曼随机光纤激光器方案。对随机光纤激光器的光谱输出强度特性进行了统计分析。在光纤随机激光的应用方面,利用随机光纤激光器时域强度波动的随机性,将随机光纤激光器应用于时域鬼成像系统中的光源;利用随机光纤激光器的结构简单、输出功率高及输出波长设计灵活的特点,将随机光纤激光器应用于高阶拉曼放大系统的泵浦源。本论文的成果进一步完善了随机光纤激光器的研究体系。本论文的主要研究工作如下:（1）介绍了随机光纤激光器的发展及理论模型,并在此基础上提出了一种利用掺镱光纤同时提供掺镱增益及瑞利反馈的的弱掺镱随机光纤激光器理论模型,仿真结果表明通过优化掺镱浓度,可以实现基于百米级掺镱光纤的低阈值高效率随机光纤激光器,为1μm波段随机光纤激光器的设计提供了新思路。（2）利用混合增益概念和腔体设计优化,充分发挥不同光纤波导中增益的特点,设计并实现了多种高性能混合增益新型随机光纤激光器。采用后向泵浦掺铒-拉曼随机光纤激光器实现了1.5μm波段低阈值、高效率随机光纤激光器,通过理论模型仿真对腔体设计进行优化,实验实现了在2W泵浦功率下65.5%的光光转化效率,为目前1.5μm波段报道的随机激光最高光光转化效率。设计新型共腔式掺镱-拉曼随机光纤激光器,可以先后实现掺镱光纤随机激光和掺镱-拉曼光纤随机激光的激射,为1μm波段高效率随机光纤激光器的设计提供了结构更简单的平台。设计并实现了半开腔掺镱-布里渊随机光纤激光器,首次实现了1μm波段多波长布里渊光纤随机激光,为多波长随机光纤激光器的工作波段拓展提供了新的思路。（3）设计并实现了多种新型级联拉曼随机光纤激光器。利用掺镱光纤激光器（即拉曼随机激光泵浦源）中的泵浦合束器信号端连接宽带点式反射镜的方式,为多级拉曼光纤随机激光构建新型前向泵浦结构,避免了之前报道方案中多个能承受高功率的特殊波段光纤光栅或波分复用器的使用,为级联拉曼光纤激光器的设计和实用化提供了新的解决方案。进一步的,设计了基于放大的自发辐射光源泵浦的无光纤光栅或波分复用器结构的新型级联拉曼随机光纤激光器,其输出的级联拉曼随机激光具有更佳的时域稳定性。针对级联多波长拉曼随机光纤激光器的设计,通过在光纤环反射镜中插入一段多模光纤构建基于多模干涉点式反馈的级联多波长拉曼随机激光器,具有工作波段广、构建简单、设计灵活和成本低等优势。（4）在随机光纤激光器输出特性实验研究方面,针对偏振泵浦拉曼随机光纤激光器输出的偏振相关特性,探索了通过在光纤环反射镜中调控斯托克斯光偏振态的方式实现对随机激光内调制的可能性,首次实现了基于偏振调控的随机光纤激光器。针对拉曼随机光纤激光器输出光谱强度特性,实验测试了拉曼随机光纤激光器在不同激射状态下的光谱强度统计特性,证实了基于拉曼增益和光纤瑞利散射弱反馈的随机激光其光谱强度统计特性同样存在阈值前的高斯分布到阈值附近的莱维分布再到远超阈值后的高斯分布的转变。（5）对随机光纤激光器的应用拓展进行相关探索。对掺镱随机光纤激光器时域输出信号的定量分析表明,随机光纤激光器的输出时域强度波动具有很好的随机性,可以充当时域鬼成像的理想光源,基于随机光纤激光器的时域鬼成像信号质量及准确性均优于基于常规有腔掺镱光纤激光器光源的结果。在高阶拉曼放大系统方面,级联拉曼随机光纤激光器可以为1.2μm波段高功率光源提供有效的解决方案,采用高功率1280 nm拉曼随机光纤激光器作为三阶拉曼放大系统泵浦源,实验首次实现了基于三阶拉曼放大的准无损传输系统,100 km光纤链路上信号光的功率波动仅为1 dB,是目前实验报道的最好无损传输效果。
孙淑娟[10]（2019）在《三阶拉曼光纤放大器的研究与应用》文中提出随着光纤通信技术的发展,无中继光传输距离越来越长,由过去的几十公里到现在的几百公里。由于无中继光传输距离受限于光纤的衰减、色散和非线性效应等因素,当光纤传输损耗超过90dB,传统的无中继光传输技术已经无法实现现有传输损耗的突破,需要寻求新的光传输技术来延长无中继传输距离。拉曼光纤放大器（FRA）以传输光纤本身作为增益介质对信号实现分布式放大,具有增益高、带宽大、噪声低等优点,使其成为无中继光传输系统的关键技术之一。现有一阶和二阶FRA对光传输系统的优化能力有限,而三阶FRA在达到相同增益的情况下具有更低的等效噪声指数,因而能明显改善系统性能,实现更远的无中继传输。本文重点围绕着三阶拉曼光纤放大器展开,主要分析了三阶FRA的数学模型及其求解方法,针对三阶FRA的噪声和增益等关键性能指标,提出了一种基于半导体激光器的多泵浦波长的新型三阶拉曼光纤放大器,优化了激光激射和相对强度噪声（RIN）对系统的影响,并对基于该新型三阶拉曼光纤放大器的高速超长无中继光传输系统进行了实验。具体研究工作如下:（1）基于受激拉曼散射效应基本理论,研究了三阶FRA的原理,并根据现有一阶、二阶和传统三阶FRA结构,设计了一种基于半导体激光器的多泵浦波长的新型三阶FRA结构。（2）通过对单泵浦单信号的一阶FRA传输方程的研究,拓展推导了三阶FRA泵浦光、信号光、瑞利散射、双瑞利散射（DRS）和放大的自发辐射（ASE）噪声的数学模型,并给出了在初值和边值条件下三阶拉曼光纤放大器数学模型的求解方法。（3）通过分析拉曼光纤放大器的噪声来源和相关指标参数,仿真分析了在DRS和ASE噪声的影响下,一阶、二阶和三阶FRA的性能,并得出结论:传统三阶FRA比一阶FRA有2.1dB系统光信噪比（OSNR）改善,传统三阶FRA比二阶FRA有1.2dB的系统OSNR改善,新型三阶FRA比二阶FRA有0.9dB的系统OSNR改善。（4）采用基于半导体激光器的多泵浦波长的新型三阶拉曼光纤放大器设计了单波50Gbit/s与100Gbit/s的高速率超长无中继传输系统,在国内首次实现了单波50Gbit/s、线路总损耗103.95dB和单波100Gbit/s、线路总损耗101.27dB的传输系统。
二、Safety Guide-Line and Requirements for Distributed Raman Amplification and its Applications to WDM Transmission Systems（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、Safety Guide-Line and Requirements for Distributed Raman Amplification and its Applications to WDM Transmission Systems（论文提纲范文）
（1）高速光WDM系统中的非线性效应及其补偿（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 光波分复用系统 |
| 1.2.2 数字反向传输算法 |
| 1.2.3 概率整形技术 |
| 1.3 论文的主要工作内容 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 第二章 相干光WDM通信系统 |
| 2.1 相干光通信系统概述 |
| 2.2 相干光系统理论模型 |
| 2.2.1 光发射机 |
| 2.2.2 光纤信道 |
| 2.2.3 光接收机 |
| 2.3 相干光通信系统的DSP算法原理 |
| 2.3.1 频偏估计 |
| 2.3.2 相偏估计 |
| 2.3.3 时钟提取和同步 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 相干光WDM传输系统的非线性效应及噪声估计模型 |
| 3.1 光通信的非线性效应 |
| 3.1.1 受激布里渊散射和受激拉曼散射 |
| 3.1.2 自相位调制和交叉相位调制 |
| 3.1.3 四波混频 |
| 3.2 非线性效应理论推导 |
| 3.2.1 波动方程 |
| 3.2.2 亥姆赫兹方程推导 |
| 3.3 相干光WDM系统中非线性噪声的估计模型 |
| 3.3.1 非线性效应的微扰分析 |
| 3.3.2 非线性效应噪声模型 |
| 3.3.3 相干光WDM系统非线性效应的仿真分析 |
| 3.3.4 非线性噪声的主要成分 |
| 3.3.5 弹性光WDM系统非线性效应的仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 相干光传输系统传输补偿算法 |
| 4.1 非线性薛定谔方程及其分布傅里叶数值解法 |
| 4.2 非线性薛定谔方程求解的仿真分析 |
| 4.3 基于数字反向传输算法的非线性补偿 |
| 4.3.1 数字反向传输算法理论 |
| 4.3.2 DBP及有关分布傅里叶计算方法 |
| 4.3.3 DBP补偿算法仿真结果分析 |
| 4.4 基于二分搜索的改进DBP补偿方案 |
| 4.4.1 改良DBP算法原理 |
| 4.4.2 代价函数的设计 |
| 4.4.3 基于二分的搜索算法 |
| 4.4.4 性能分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 概率整形与数字反向传输算法的联合补偿方案 |
| 5.1 概率整形技术 |
| 5.1.1 研究的必要性 |
| 5.1.2 概率整形原理分析 |
| 5.1.3 信号分布和映射规则 |
| 5.2 常规恒等量分布匹配 |
| 5.2.1 算法原理 |
| 5.2.2 应用CCDM的光通信系统 |
| 5.2.3 CCDM仿真分析 |
| 5.3 概率整形和数字反向传输算法联合补偿仿真 |
| 5.3.1 联合补偿方案设计 |
| 5.3.2 联合补偿性能分析 |
| 5.3.3 不同步长大小下传输性能分析 |
| 5.3.4 不同光纤跨段大小下传输性能分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（2）基于低损耗光纤的随机光纤激光点式传感系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 光放大技术 |
| 1.2.1 掺铒光纤放大(EDFA)技术 |
| 1.2.2 分布式拉曼放大技术 |
| 1.3 长距离光纤传输/传感国内外研究现状 |
| 1.3.1 随机光纤激光器在点式光纤传感中的应用 |
| 1.3.2 随机光纤激光器在分布式光纤传感中的应用 |
| 1.4 本文的结构安排 |
| 第二章 随机光纤激光器的相关原理 |
| 2.1 随机光纤激光器的激射原理及基本结构 |
| 2.1.1 随机光纤激光器的激射原理 |
| 2.1.2 随机光纤激光器的结构 |
| 2.2 随机光纤激光器的理论模型 |
| 2.2.1 基于稳态方程的功率平衡模型 |
| 2.2.2 基于非线性薛定谔方程(NLSE)的动态模型 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于低损耗光纤的随机光纤激光器理论研究 |
| 3.1 仿真参数的测量 |
| 3.1.1 光纤损耗系数的测量 |
| 3.1.2 后向瑞利散射系数的测量 |
| 3.1.3 拉曼增益谱的测量 |
| 3.2 仿真结果与分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于低损耗光纤的随机光纤激光器 |
| 4.1 实验装置及原理 |
| 4.2 光纤100km情况下实验结果与讨论 |
| 4.2.1 基于ULL G.652B光纤的实验结果 |
| 4.2.2 基于不同光纤的随机激光器的实验结果对比 |
| 4.3 光纤150km情况下实验结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于低损耗光纤的随机光纤激光点式传感系统 |
| 5.1 实验装置及传感原理 |
| 5.2 实验结果与讨论 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（3）光纤传输系统中随机分布式散射的研究与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 现有研究存在的问题 |
| 1.4 研究内容与意义 |
| 1.5 本文组织结构 |
| 2 光纤散射的理论模型及应用 |
| 2.1 瑞利散射的原理及理论模型 |
| 2.2 光纤布里渊散射的原理及理论模型 |
| 2.3 光纤拉曼散射和拉曼放大的基本原理和模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 光纤后向散射对单纤双向光纤通信系统影响的研究 |
| 3.1 典型单纤双向系统及其问题 |
| 3.2 光纤后向散射的特性 |
| 3.3 后向散射对上行信号误码率的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 单纤双向系统中后向瑞利散射噪声抑制的研究 |
| 4.1 单纤双向PON的实现及其问题 |
| 4.2 一种基于正交编码的单纤双向PON架构 |
| 4.3 基于正交编码的单纤双向PON性能测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于香农极限理论的OTDR性能分析与动态范围提升方法 |
| 5.1 OTDR系统架构 |
| 5.2 OTDR实现光纤损耗测试的数学模型 |
| 5.3 基于香农极限理论的OTDR性能分析 |
| 5.4 基于线性调频信号和电域频分复用的大动态范围OTDR |
| 5.5 本章小结 |
| 6 光纤布里渊散射的改进模型 |
| 6.1 布里渊散射与瑞利散射的改进功率耦合模型 |
| 6.2 改进功率耦合模型的实验验证 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 光纤拉曼放大系统噪声功率谱模型和光场传输模型的研究 |
| 7.1 基于拉曼放大的光纤通信系统 |
| 7.2 分布式光纤拉曼放大系统中随机分布式噪声的精确建模 |
| 7.3 分布式光纤拉曼传输系统的信号光场传输模型 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 总结与展望 |
| 8.1 论文总结 |
| 8.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表的论文目录 |
| 附录2 缩略词中英文对照表 |
（4）某省超长跨距光纤通信技术应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.1.1 课题背景 |
| 1.1.2 课题意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文研究主要内容 |
| 第2章 超长跨距光纤通信技术原理 |
| 2.1 光纤通信技术分析 |
| 2.1.1 光纤通信介绍 |
| 2.1.2 光纤传输理论 |
| 2.2 光纤通信模块分析 |
| 2.2.1 波长转换设备 |
| 2.2.2 功率放大设备 |
| 2.2.3 前置放大设备 |
| 2.2.4 拉曼放大设备 |
| 2.2.5 遥泵放大设备 |
| 2.3 超长跨距光传输设计方法 |
| 2.3.1 统计设计法 |
| 2.3.2 最坏值设计法 |
| 2.3.3 半统计设计法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 超长跨距光纤通信影响因素及关键技术 |
| 3.1 超长跨距光纤通信影响因素 |
| 3.1.1 信噪比受限影响因素 |
| 3.1.2 非线性影响因素 |
| 3.1.3 色散受限影响因素 |
| 3.1.4 敏感度影响因素 |
| 3.2 超长跨距光纤通信关键技术 |
| 3.2.1 遥泵技术 |
| 3.2.2 前向纠错技术 |
| 3.2.3 色散补偿技术 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 某省超长跨距光纤通信技术应用研究 |
| 4.1 某省超长跨距应用方案分析 |
| 4.1.1 某省超长跨距传输系统组网应用分析 |
| 4.1.2 某省超长跨距传输系统应用分析 |
| 4.1.3 某省超长跨距传输系统监控信道应用分析 |
| 4.2 某省超长跨距光纤传输性能应用分析 |
| 4.2.1 某省超长跨距传输节点介绍 |
| 4.2.2 光功率损耗分析 |
| 4.2.3 链路信噪比分析 |
| 4.3 某省超长跨距光纤通信技术性能测试分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
（5）反射式调制的双向光纤通信系统的光放大技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景 |
| 1.2 课题的研究意义 |
| 1.3 本文章节安排 |
| 第二章 光放大器理论基础及物理模型 |
| 2.1 EDFA理论基础 |
| 2.1.1 光与物质的作用 |
| 2.1.2 Er~(3+)能级结构 |
| 2.2 EDFA的物理模型 |
| 2.2.1 EDFA的速率—传输方程 |
| 2.2.2 EDFA的简化理论模型 |
| 2.2.3 EDFA的结构组成 |
| 2.3 RFA理论基础 |
| 2.4 RFA物理模型 |
| 2.4.1 RFA的传输方程 |
| 2.4.2 数值分析方法求解 |
| 2.4.3 RFA的结构组成 |
| 2.5 EDFA/RFA的工作特性 |
| 2.5.1 增益特性 |
| 2.5.2 噪声特性 |
| 2.5.3 应用方式 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 反射式调制系统及其光放大器设计 |
| 3.1 新型反射式调制系统简介 |
| 3.1.1 系统结构及其原理 |
| 3.1.2 系统的应用价值 |
| 3.1.3 系统的主要噪声 |
| 3.2 EDFA在反射式调制系统中的应用分析 |
| 3.2.1 双向EDFA在系统中的应用简析 |
| 3.2.2 结合单向光放大的EDFA结构 |
| 3.3 RFA在反射式调制系统中的应用分析 |
| 3.3.1 分布式RFA在系统的应用简析 |
| 3.3.2 分立式RFA在系统的应用简析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 系统性能分析及结构优化 |
| 4.1 实验系统结构简介 |
| 4.2 反射式调制系统的实验研究 |
| 4.3 基于DCF的分立式RFA结构优化与系统仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间的研究成果 |
（6）量子密钥分发光网络的资源分配机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 量子密钥分发技术(QKD)概述 |
| 1.1.1 QKD原理 |
| 1.1.2 QKD发展进程 |
| 1.2 QKD与光网络的融合趋势 |
| 1.2.1 QKD光网络中的关键技术 |
| 1.2.2 QKD光网络的现状 |
| 1.3 QKD光网络中的资源分配 |
| 1.3.1 面临的主要挑战 |
| 1.3.2 现有方案及其不足 |
| 1.4 论文的主要研究工作及创新点 |
| 1.5 论文结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 静态环境下多噪声源抑制的信道规划 |
| 2.1 共纤传输系统中的噪声干扰评估 |
| 2.1.1 干扰源分析 |
| 2.1.2 数值仿真与结果评估 |
| 2.2 针对FWM与自发拉曼散射联合优化的波长分配(JOCA)方案 |
| 2.2.1 JOCA方案设计 |
| 2.2.2 实验及仿真评估 |
| 2.3 JOCA方案在QKD光接入网中的扩展应用 |
| 2.3.1 基于JOCA方案的QKD光接入网中的噪声抑制 |
| 2.3.2 QKD光接入网中的JOCA方案性能评估 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 动态网络下针对时变噪声的自适应信道分配 |
| 3.1 动态QKD光网络中的时变噪声干扰问题 |
| 3.2 基于机器学习的噪声抑制信道分配(ML-NSCA)方案 |
| 3.2.1 方案流程 |
| 3.2.2 核心技术-基于ML的最佳信道预测 |
| 3.3 ML-NSCA方案的性能评估 |
| 3.3.1 ML预测模型的准确性分析 |
| 3.3.2 密钥生成率提升性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 针对资源竞争问题的高效资源共享 |
| 4.1 QKD光网络中的资源竞争问题 |
| 4.2 密钥量驱动的波长分配(KSD-WA)机制 |
| 4.2.1 KSD-WA机制原理 |
| 4.2.2 约束条件及优化目标 |
| 4.3 针对KSD-WA机制的启发式优化算法 |
| 4.3.1 最大密钥容量优先算法 |
| 4.3.2 最小增益保证算法 |
| 4.4 针对KSD-WA机制的深度强化学习优化算法 |
| 4.4.1 学习模型建立 |
| 4.4.2 DeepRL算法的训练 |
| 4.4.3 DeepRL算法的参数设置及其收敛性 |
| 4.5 在动态网络环境下的仿真分析 |
| 4.5.1 KSD-WA机制的密钥生成性能评估 |
| 4.5.2 KSD-WA机制资源共享的高效性验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 高效的时间-频域QKD编码方案(博士期间其他工作) |
| 5.1 提高密钥生成率的高阶时间-频域QKD编码 |
| 5.1.1 现有方案及其不足 |
| 5.1.2 基于非延时干涉环的时间-频域编码方案 |
| 5.2 NDI-TF-QKD方案的性能评估 |
| 5.2.1 基于IR攻击下的有效传输率评估 |
| 5.2.2 实际应用场景下的密钥生成速率评估 |
| 5.2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 附录 缩略语表 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（7）高速光纤通信系统中全光信号处理技术的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 正常色散区超连续谱生成理论研究进展 |
| 1.3 OTDM分插复用和全光波长转换技术 |
| 1.3.1 OTDM分插复用技术研究现状 |
| 1.3.2 全光波长转换技术 |
| 1.4 光脉冲生成技术 |
| 1.5 全光相关技术 |
| 1.6 全文安排 |
| 2 正常色散区超连续谱演化的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 超连续谱基础理伦和数值计算方法 |
| 2.2.1 广义非线性薛定谔方程 |
| 2.2.2 噪声和相干度模型 |
| 2.2.3 数值计算方法 |
| 2.3 皮秒脉冲正常色散区超连续谱生成机理 |
| 2.4 HNLF正常色散区超连续谱光谱收缩现象的研究 |
| 2.5 HNLF正常色散区脉冲尾部非频移部分演化的研究 |
| 2.5.1 拉曼散射和三阶色散对脉冲尾部非频移分量影响 |
| 2.5.2 XPM对脉冲尾部非频移分量的影响 |
| 2.5.3 啁啾脉冲尾部非频移分量在HNLF正常色散区演化的研究 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 OTDM分插复用器和全光波长转换的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于XPM效应的分插复用和基于SPM的波长转换原理 |
| 3.2.1 基于XPM效应的分插复用器原理 |
| 3.2.2 基于SPM的全光波长转换原理 |
| 3.3 双向使用HNLF的全光信号处理 |
| 3.4 双向使用HNLF的全光分插复用器 |
| 3.5 双向使用HNLF的全光波长转换 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于铌酸锂马赫曾德尔调制器的宽度可调谐脉冲生成研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 铌酸锂马赫曾德尔调制器原理 |
| 4.3 基于MZM偏振特性的脉冲宽度调谐 |
| 4.3.1 仿真分析 |
| 4.3.2 实验验证 |
| 4.4 基于Sagnac环和调制器生成宽度可调谐脉冲 |
| 4.4.1 基本原理 |
| 4.4.2 仿真分析和实验验证 |
| 4.4.3 80 Gb/s OTDM信号100 km传输解复用实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于模式色散的全光相关器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基础理论 |
| 5.2.1 模式理论 |
| 5.2.2 模式色散 |
| 5.2.3 模式激励 |
| 5.2.4 模式耦合 |
| 5.3 基于模式色散的全光相关器 |
| 5.3.1 工作原理 |
| 5.3.2 实验验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 下一步要展开的工作 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（8）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 |
（9）新型随机光纤激光器的实现及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 随机光纤激光器概述及其分类 |
| 1.1.1 随机光纤激光器概述 |
| 1.1.2 随机光纤激光器的分类 |
| 1.2 基于瑞利反馈的随机光纤激光器的发展 |
| 1.2.1 随机光纤激光器的功率特性研究进展 |
| 1.2.2 随机光纤激光器的时域特性研究进展 |
| 1.2.3 随机光纤激光器的光谱特性研究进展 |
| 1.2.4 随机光纤激光器的应用拓展 |
| 1.3 论文研究意义及结构安排 |
| 第二章 随机光纤激光器的理论模型 |
| 2.1 拉曼随机光纤激光器理论模型 |
| 2.1.1 拉曼随机光纤激光器的稳态功率平衡模型 |
| 2.1.2 基于非线性薛定谔方程的动态模型 |
| 2.2 基于稀土离子掺杂增益的随机光纤激光器理论模型 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 新型混合增益随机光纤激光器研究 |
| 3.1 基于掺铒-拉曼混合增益的低阈值高效率随机光纤激光器 |
| 3.1.1 激光器结构设计 |
| 3.1.2 理论仿真与优化 |
| 3.1.3 实验结果与分析 |
| 3.2 共腔式掺镱/拉曼随机光纤激光器 |
| 3.2.1 激光器结构设计 |
| 3.2.2 实验结果与分析 |
| 3.3 多波长掺镱/布里渊随机光纤激光器 |
| 3.3.1 掺镱/布里渊随机光纤激光器结构设计 |
| 3.3.2 实验结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 新型级联拉曼随机光纤激光器研究 |
| 4.1 融合掺镱光纤激光器的紧凑型级联拉曼随机光纤激光器 |
| 4.1.1 紧凑型级联拉曼随机光纤激光器结构设计 |
| 4.1.2 级联拉曼随机光纤激光器输出特性分析 |
| 4.2 基于ASE泵浦的级联拉曼随机光纤激光器 |
| 4.2.1 ASE泵浦级联拉曼随机光纤激光器结构设计 |
| 4.2.2 ASE泵浦级联拉曼随机光纤激光器输出特性分析 |
| 4.3 基于多模干涉滤波器的级联多波长拉曼随机光纤激光器 |
| 4.3.1 工作原理及系统结构 |
| 4.3.2 实验结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 随机光纤激光器输出特性的实验研究 |
| 5.1 偏振调制拉曼随机光纤激光器研究 |
| 5.1.1 偏振调制原理及实验结构 |
| 5.1.2 偏振调制随机激光实验结果 |
| 5.2 拉曼随机光纤激光器光谱强度统计分析 |
| 5.2.1 随机激光光谱强度统计特性概述 |
| 5.2.2 拉曼随机光纤激光器光谱强度统计特性实验结果及分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 随机光纤激光器光源的应用研究 |
| 6.1 随机光纤激光器在时域鬼成像中的应用 |
| 6.1.1 时域鬼成像的基本原理 |
| 6.1.2 基于随机光纤激光器光源的时域鬼成像研究 |
| 6.2 随机光纤激光器在高阶拉曼放大系统中的应用 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本文的研究内容及主要贡献 |
| 7.2 后续工作的展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（10）三阶拉曼光纤放大器的研究与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 光通信系统中常用的放大技术 |
| 1.1.1 掺铒光纤放大器 |
| 1.1.2 半导体光放大器 |
| 1.1.3 拉曼光纤放大器 |
| 1.2 三阶拉曼光纤放大器国内外研究现状 |
| 1.3 三阶拉曼光纤放大器的研究意义 |
| 1.4 本论文的研究内容及创新点 |
| 2 三阶拉曼光纤放大器的理论原理 |
| 2.1 三阶拉曼光纤放大器的基本理论 |
| 2.1.1 拉曼散射 |
| 2.1.2 光纤中的受激拉曼散射效应 |
| 2.1.3 三阶拉曼光纤放大器的基本原理 |
| 2.2 三阶拉曼光纤放大器的结构 |
| 2.2.1 三阶拉曼光纤放大器的基本结构 |
| 2.2.2 三阶拉曼光纤放大器的结构分类 |
| 2.2.3 三阶拉曼光纤放大器的结构设计 |
| 2.2.4 三阶拉曼光纤放大器的泵浦源选择 |
| 2.3 拉曼光纤放大器的数学模型求解 |
| 2.3.1 三阶拉曼光纤放大器的数学模型 |
| 2.3.2 三阶拉曼光纤放大器模型的数值算法研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 三阶拉曼光纤放大器的性能研究与优化配置 |
| 3.1 三阶拉曼光纤放大器的噪声来源 |
| 3.2 三阶拉曼光纤放大器的性能指标 |
| 3.2.1 净增益与开关增益 |
| 3.2.2 等效噪声指数 |
| 3.3 传统三阶拉曼光纤放大器的性能研究 |
| 3.3.1 三阶与二阶、一阶拉曼光纤放大器的噪声性能比较 |
| 3.3.2 三阶拉曼光纤放大器噪声性能分析 |
| 3.4 新型三阶拉曼光纤放大器的性能研究 |
| 3.4.1 新型三阶拉曼光纤放大器信号光波长选择 |
| 3.4.2 新型与传统三阶拉曼光纤放大器性能比较 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 新型三阶拉曼光纤放大器在高速超长无中继光传输系统中的应用及测试 |
| 4.1 超长距无中继光传输系统简介 |
| 4.2 三阶拉曼系统关键技术 |
| 4.2.1 编码调制技术 |
| 4.2.2 新型光纤技术 |
| 4.2.3 色散补偿技术 |
| 4.2.4 三阶拉曼与遥泵结合光放大技术 |
| 4.3 三阶拉曼系统结构设计 |
| 4.4 三阶拉曼系统测试 |
| 4.4.1 基于三阶拉曼光纤放大器的单波50G系统测试 |
| 4.4.2 基于三阶拉曼光纤放大器的双载波50G系统测试 |
| 4.4.3 基于三阶拉曼光纤放大器的单波100G系统测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录1 攻读硕士学位期间参与的项目和发表的论文 |
| 附录2 主要英文缩写语对照表 |
四、Safety Guide-Line and Requirements for Distributed Raman Amplification and its Applications to WDM Transmission Systems（论文参考文献）
- [1]高速光WDM系统中的非线性效应及其补偿[D]. 覃禹让. 北京邮电大学, 2021(01)
- [2]基于低损耗光纤的随机光纤激光点式传感系统研究[D]. 陈思琦. 电子科技大学, 2021(01)
- [3]光纤传输系统中随机分布式散射的研究与应用[D]. 冯其光. 华中科技大学, 2020(01)
- [4]某省超长跨距光纤通信技术应用研究[D]. 龙灏. 吉林大学, 2020(08)
- [5]反射式调制的双向光纤通信系统的光放大技术的研究[D]. 金诗文. 电子科技大学, 2020(07)
- [6]量子密钥分发光网络的资源分配机制研究[D]. 牛佳宁. 北京邮电大学, 2020(01)
- [7]高速光纤通信系统中全光信号处理技术的研究[D]. 孙剑. 北京交通大学, 2019(01)
- [8]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)
- [9]新型随机光纤激光器的实现及应用[D]. 吴函. 电子科技大学, 2019(01)
- [10]三阶拉曼光纤放大器的研究与应用[D]. 孙淑娟. 武汉邮电科学研究院, 2019(06)