基于激光拍频的光纤色散测量研究开题报告

1. 研究目的与意义

光纤通信技术是近些年来发展速度较快的新兴技术，是一种把光波当作信息的载体，并利用光纤作为传输媒介的一种通信方式，具有速度快、容量大、抗电磁干扰和信号衰减小等优点。然而光纤中的损耗和色散严重制约了通信网络向高速度高质量趋势发展。色散是光纤中的一个重要的光学特征，因为受到光纤折射率分布、光纤材料本身的色散特性和光纤的模式分布等因素影响，不同成分的光信号(不同模式或不同频率等)在光纤中传输时由于群速度不同会产生不同的时间延迟。色散会引起在光纤中传输的光信号脉冲发生展宽，出现波形交叉、重叠等畸形现象，使信号产生误码现象，从而影响信息传输的正常运行，限制了长距离、大容量通信系统的发展。通常会采用色散补偿的方法来补偿信号在光纤传输过程中产生的色散。但是色散补偿的前提是对光纤色散准确的测量，这样才有助于光通信中色散的有效管理。

光纤色散限制了光纤通信传输的中继距离和传输速率，采取一定的技术手段来补偿光纤中的色散一直是光通信领域研究的重要课题之一。对色散进行有效补偿有助于消除或减弱光纤传输过程中的脉冲展宽效应，整体上提高光纤通信的传输质量和传输速率。目前常用的补偿光纤色散方法主要分为两种：一种是基于光域的色散补偿技术，如使用色散补偿光纤(dcf, dispersion compensating fiber)、啁啾光纤布拉格光栅(cfbg，chipfiber bragg grating)。另一种是基于电域的色散补偿技术，如基于电子色散补偿技术(edc，electronic dispersion compensation)的色散补偿器。采用色散补偿光纤进行通信系统链路色散补偿可以保证整条光纤链路的色散总量接近于零色散值，是当今世界上广泛使用且发展比较成熟的技术，适合长距离光纤通信的色散补偿。

色散补偿光纤技术作为已经成熟的色散补偿技术在近几年内仍然是主流产品 ，光纤布拉格光栅补偿技术的研究逐渐成为热点， 已经由单通道发展到多通道，多通道色散补偿器已经具备了一定的市场竞争力，大量商用产品已经推向市场， 有逐步取代传统 色散补偿光纤之势；电子色散补偿技术既能以较低的成本有效地消除由色散引起的码间干扰，又能减小光纤非线性影响，发展前景可观，但是技术还不太成熟，有待完善，比如较长距离传输时，器件的补偿范围受到信号传输距离的限制，需要增加固定补偿量等；

2. 研究内容与预期目标

研究内容

采用一种基于激光拍频解调测量光纤色散的方法，这种方法采用拍频信号作为解调信号，把光信号转换为电信号进行处理，操作更简单，且用来检测的仪器仅为光电探测器和频谱分析仪，成本较低，具有较好的发展前景。

学习拍频解调技术用于光纤传感领域的背景；分析拍频解调的优势；选择一种能够达到测量精度的一种拍频方式（如多纵模拍频，双激光管拍频，移频式拍频）来测量出光纤色散。

3. 研究方法与步骤

利用光纤激光器产生多纵模拍频信号，搭建测量精度高、系统稳定的光纤色散测量系统，使用软件仿真的方法来完成本次实验。首先学习光纤激光器的发展背景和结构组成，并从理论上分析多纵模拍频解调的工作原理；然后搭建一个测量光纤色散的仿真系统，测量出光纤的色散，并对仿真结果进行分析与优化。

研究步骤：

1、查阅书籍，了解激光拍频，光纤色散等理论知识；

4. 参考文献

[1] 方伟，马秀荣，郭宏雷等，光纤色散测量概述，光通信技术，2006，30(9)：24-26；

[2] 龙响，光纤传输系统的色散补偿技术及其发展研究，光通信研究，2009，33(10)：62-63；

[3] 谭中伟，秦凤杰，任文华等，光纤色散在光信息处理中的应用，激光与光电子学进展，2013，50(8)：207-216；

5. 工作计划

1、2月26日~3月25日查阅文献、收集资料，撰写开题报告；

2、3月26日~4月15日修改开题报告，学习光纤色散测量基础理论，学习仿真软件使用方法，确定基本方案；

3、4月16日~5月1日开始在仿真软件中设计与搭建光纤色散测量系统，完成系统设计、搭建；