Spatial Multiplexing in Multimode Fiber using Adaptive Optical or Digital Signal Processing

使用自适应光学或数字信号处理的多模光纤空间复用

基本信息

  • 批准号:
    1101905
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 36万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2011-05-01 至 2014-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The objective of this research is to develop techniques for increasing transmission capacity in both short-reach and long-reach fiber networks. The approach is to use spatial multiplexing in multimode fiber, which is a form of multi-input, multi-output transmission.Intellectual Merit: Short-reach fiber systems, such as data-center and local-area networks, already use multimode fiber with direct detection, but are limited by modal dispersion to only 10 Gbit/s per fiber. Adaptive optical signal processing will be used to prevent modal dispersion and enable spatial multiplexing in these systems. The approach developed in this project will simultaneously overcome modal dispersion and achieve multiplicative capacity gains in direct-detection systems. Longer-reach systems currently use single-mode fiber, and are now using coherent detection, which preserves information on phase and polarization of optical signals. Adaptive digital signal processing techniques will be developed to compensate modal dispersion and enable spatial multiplexing. Mode-dependent fiber losses and amplifier gains can cause signal fading, as in wireless systems. System-level approaches, such as modal-frequency diversity and space-time coding, will ensure reliability without significantly sacrificing multiplexing gain. Fundamental diversity-multiplexing tradeoffs will be studied.Broader Impacts: This project will enable dramatic increases in optical transmission capacity, and will help lower the cost per bit, benefiting research, education, healthcare, commerce, and security. New applications of multimode media will be enabled, complementing single-mode media. New connections between optical and wireless communications will be made, inspiring engineers in both fields. High-school students will be exposed to current research. Undergraduate and graduate students from diverse backgrounds will receive research training. Results of research will be integrated into undergraduate and graduate curricula.
这项研究的目标是开发在短距离和长距离光纤网络中增加传输容量的技术。这种方法是在多模光纤中使用空间复用,这是一种多输入、多输出传输形式。智能优点:数据中心和局域网等短距离光纤系统已经使用了直接检测的多模光纤,但受模式色散的限制,每根光纤只能达到10Gbit/S。在这些系统中,自适应光信号处理将被用来防止模式色散和实现空间多路复用。本项目中开发的方法将同时克服模式色散,并在直接检测系统中实现乘性容量增益。长距离系统目前使用单模光纤,现在使用相干检测,它保留了光信号的相位和偏振信息。自适应数字信号处理技术将被开发来补偿模式色散和实现空间多路复用。与模式相关的光纤损耗和放大器增益会导致信号衰落,就像在无线系统中一样。系统级的方法,如模式频率分集和空时编码,将在不显著牺牲多路复用增益的情况下确保可靠性。将研究基本的分集-多路复用权衡。广泛的影响:该项目将使光纤传输容量大幅增加,并将有助于降低每比特成本,使研究、教育、医疗、商业和安全受益。多模式媒体的新应用将成为对单模式媒体的补充。光通信和无线通信之间将建立新的连接,这两个领域的工程师都会受到鼓舞。高中生将接触到当前的研究。来自不同背景的本科生和研究生将接受研究培训。研究成果将纳入本科生和研究生课程。

项目成果

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