摘 要

最近几年来互联网行业的发展尤其的迅猛，随着NG PON2等一系列标准协议的慢慢发展，40G TWDM PON将预计在五年内在商业方面就会有特别突出的表现。与此同时，其他的复用模式在专业领域也是大家所热衷于研究的， OFDM代表的频分复用模式，OCDMA代表的码分复用模式，甚至最近几年来大家所研究的重点内容：模分复用模式等。正如大家所知道的：在原本的复用模式下进行更多维度的复用，就可以有效地提升PON网络在接入方面的能力。同时他也可以便捷地提升接入带宽。现在光通信技术中的主要的复用方式是时分复用、波分复用、码分复用、频分复用以及模分复用。在PON网络中我们一般通过单维度到多维度的使用来加大网络容量即提升了网络带宽。高速接入技术的多维复用是我们现在所研究的重点，而且基于相干接收的T比特容量接入技术是这个行业发展的重要趋势。

关键词：多维复用；波分复用；时分复用；相干光通信

Abstract

The rapid development of the Internet, TWDM PON NG PON2 40G will be a series of standards and gradually improve, is expected to start in five years the business trip. Other patterns reuse is also a hot spot in the industry, with OFDM as the representative of the frequency, OCDMA as the representative of the code points, as well as the recent academic research active mode classification. Through the reuse of more dimensions, greater access to enhance the PON network capacity. Multi-dimensional reuse is to enhance the access bandwidth is an effective method, the optical communication technology of multiplexing dimension time, wavelength division, code division, frequency division and mode classification, in the PON network can using the previously mentioned dimensions to improve network capacity. From the development of access network PON technology, through the single dimension to multiple dimensions to enhance the bandwidth of the network. High speed access technology is one of the hot spots in the research. Based on the coherent reception of T bit capacity access technology is one of the trends in the industry.

Key words: multi dimensional multiplexing; wavelength division multiplexing; time division multiplexing; coherent optical communication

目录

1 绪论 1

1.1课题研究背景与意义 1

1.2课题研究现状 1

1.2.1国外现状 1

1.2.2国内现状 2

2 多维时分复用传输基本理论 3

2.1 TDM系统的工作原理 3

2.2 TDM的系统组成及主要部件 3

2.3 光时分复用中的关键技术 4

2.3.1  超短光脉冲发生技术 4

2.3.2  光复用/解复用技术 5

2.3.3 同步技术 6

2.4 发展中的问题 7

3 多维波分复用传输基本理论 9

3.1 WDM系统的基本构成  9

3.2 WDM的基本结构和工作原理 9

3.3 WDM关键技术 11

3.4发展中的问题 12

3.5本章总结 12

4 多维频分复用传输基本理论 13

4.1 FDM的工作原理 13

4.2 OFDM的关键技术 14

4.3 OFDM发展中的问题 14

4.4 本章小结 15

5 多维模分复用传输基本理论 15

5.1 模分复用的工作原理 15

5.2 模分复用的关键技术 17

5.3 模分复用在发展中的问题 17

6 相干光通信 17

6.1 相干光通信的定义 17

6.2 相干光的基本工作原理 18

6.3 相干光通信中的主要关键技术 18

6.4 相干光通信的研究现状 19

7 总结和展望 21

参考文献 22

致 谢 24

1 绪论

1.1课题研究背景与意义

第二十一个世纪的到来，使信息通信技术快速发展，也让人类进入了一个全讯的时代：信息时代。在过去的十年里，随着IPTV、高清电视、移动多媒体、流媒体等新的视频服务的出现，从而使信息传输带宽的需求继续以惊人的速度增长。现有的光纤传输资源正在迅速消耗。数据服务以每年300%的速度增长。2014年，随着智慧城市的提出和大数据、云计算和移动互联网技术的快速发展，对新业务的带宽和容量的需求已大大超过人们的预期。 

在光纤通信的发展过程中，以前，波分复用和光纤放大器技术综合使用曾在大部分领域中加以使用。由于其结构简单、成本低、传输性能好，提供了一个巨大的传输带宽和传输距离，在当时很好的解决了带宽需求的问题。但现在的实际情况并不乐观，使用的光学频谱已经达到了非常高的程度。为了提高光波的传输容量，波分复用、时分复用、偏振复用和高阶调制等新技术在光纤传输系统中得到了广泛的应用。因此，带宽的需求已成为未来光通信发展中最重要的研究课题。 

在过去的20年的WDM和EDFA的应用后，实际流量的增长仍然呈爆炸式持续。如果我们仍然用以前的方法来提高容量将会对信号产生极大的损害。现有的光纤通信网络都是基于单模光纤，虽然单光纤传输容量已接近Shannon极限l00tbps的非线性香农极限，但专家预测单模光纤传输系统将可能在2020年发生危机。多维复用基本能够大幅度的解决因为带宽速率而带来的带宽需求问题。

1.2课题研究现状

1.2.1国外现状

日本：由日本一家研究机构提出，由东北大学和日本的NTT，NEC公司参加的一个项目，就是主要研究多芯光纤的设计和生产方法，在2015 - 2020年中也将会在单光纤技术的传输容量方面加以研究。

法国：由公司的项目资金4.4亿欧元主导。该项目的主要任务是实现多模光纤和设备，发射机和接收机的光传输系统基础上的。具体工作包括非线性效应，多模光纤的超电磁传播理论和数值模型的长距离传输;多模相干检测器所涉及的数字信号处理技术的算法;动态模型解复用器;多模光纤放大器;与区域高效，低损耗，大口径玻璃模光纤。