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Principal modes and their application for fiber based mode division multiplexing transmission schemes
Juárez M., Adrián A.
Der Bedarf an immer schnelleren Datenübertragung ist in den letzten Jahren drastisch gewachsen. Dies erfordert die Entwicklung neuer optischer Übertragungstechniken um diesem Bedarf entgegenzukommen. Eine Möglichkeit besteht darin, die Eigenwellen einer mehrwelligen Faser zu nutzen, um parallel Datenströme zu übertragen. Auf Grund von Modenkopplung und Modendispersion ist dies durch aufwendige Signalverarbeitung am Empfänger beschränkt, so dass nach anderen Lösungen gesucht werden muss. Eine Möglichkeit besteht darin, so genannte „Principal modes" als Trägermoden zu verwenden. Diese Möglichkeit würde in dieser Dissertation numerisch untersucht und deren Grenzen bestimmt. Um dies zu untersuchen, wurde ein kohärentes Mehrwelliges Fasermodell entwickelt, um die Übertragung von Signalen mit höherwertigen modulationsformaten in einer mehrwelligen Faser darzustellen. Darauf basierend wurde die „Principal mode“ Übertragung in mehrwelligen Fasern im „mode division multiplexing" Betrieb untersucht. Aus der Analyse geht hervor, dass diese Art von Übertragung durch die Bandbreite der mehrwelligen Faser begrenzt ist, solange die „Principal Mode" abhängigen Verluste kompensiert werden. Die Anwendung digitaler Signalverarbeitung ermöglicht es, die Symbolrate weiterhin zu erhöhen, wobei dann der Unterschied zum herkömmlichen Ansatz, die LP-moden als Trägerwellen zu verwenden, nur dann von Bedeutung ist, wenn die Gedächtnislänge nur einen Symbollänge beträgt.
The yearly internet traffic growth of 45% requires new optical transmission technologies to meet the increasing capacity demand. The use of multimode fibers in mode division multiplexing operation could be a possible candidate to increase the transmission capacity for long haul transmission, as well as for short range transmission links such as communication within data centers, where multimode fibers are already in use. Here the operation of the multimode fiber is currently restricted to a single input, single output scheme. One of the issues of using multimode fibers is mode coupling and mode dispersion. This issue can be managed by using principal modes as transmission carriers modes as will be discussed in this thesis. To numerically verify this, a coherent multimode fiber model was developed. Here only linear affects like mode dispersion and mode coupling were taken into account. Principal mode transmission in mode division multiplexing scheme is analyzed and its limits examined. The maximal multiplexed transmission rate is imposed by the multimode fiber bandwidth, as long as principal mode dependent losses are compensated. In this case multiple input multiple output digital signal processing at the receiver is not required. Using digital signal processing at the receiver, combined with principal mode transmission has some advantages compared to the conventional LP-mode launch, if the memory of the system is limited to one symbol. In this case the equalizer is capable of equalizing twice the transmission rate that would be possible using the conventional LP-mode transmission.
