MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
■001000017360707
■00520260202105608
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798265426574
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32316368
■035    ▼a(MiAaPQ)Stanfordbn477mz2430
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a000
■1001  ▼aVijay,  Anirudh.
■24510▼aModal  Dispersion  in  Multi-Mode  Fiber  Systems:  the  Benefits  and  Challenges  of  Mode  Coupling
■260    ▼a[Sl]▼bStanford  University▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a185  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-05,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Kahn,  Joseph.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Stanford  University,  2025.
■520    ▼aMultiplexing  in  spatial  modes  complements  multiplexing  in  wavelength,  time,  quadrature,  and  polarization,  thus  enabling  greater  capacity  in  fiber-optic  communication  systems.  As  data  throughput  scales  linearly  with  the  number  of  propagating  modes,  mode-division  multiplexing  (MDM)  in  multi-mode  fibers  (MMFs)  has  emerged  as  a  key  approach  for  high-capacity  transmission,  with  promising  potential  for  future  systems.  In  MDM-MMF,  signals  on  different  modes  couple  during  propagation,  necessitating  multi-input  multi-output  (MIMO)  signal  processing  for  effective  recovery.  Additionally,  unequal  group  delays  among  modes  lead  to  modal  dispersion,  requiring  frequency-dependent  MIMO  processing.This  dissertation  explores  two  types  of  MDM  systems  using  graded-index  MMFs  and  architectures  for  managing  modal  dispersion:  short-reach  systems  (hundreds  of  meters  to  a  few  kilometers)  with  direct-detection  (DD)  on  installed  OM  MMFs,  and  long-haul  submarine  systems  (thousands  of  kilometers)  with  coherent  detection  in  MMFs.  A  central  theme  of  this  dissertation  is  the  dual  role  of  mode  coupling-beneficial  in  some  cases,  yet  detrimental  in  others.  In  short-reach  DD  MDM  systems,  modal  dispersion  can  be  mitigated  by  transmitting  signals  over  principal  modes,  which  are  eigenfunctions  of  a  group-delay  operator.  We  demonstrate  that  adaptive  principal-mode  transmission  is  feasible  using  optical  signal  processing  via  Mach-Zehnder  interferometer  meshes,  thereby  mitigating  a  frequency-dependent  effect  using  frequency-independent  signal  processing.  The  effectiveness  of  this  approach  is  limited  by  higher-order  modal  dispersion,  which  arises  from  the  interaction  between  strong  random  mode  coupling  and  dispersion.In  long-haul  MDM  systems,  strong  random  mode  coupling  helps  reduce  the  accumulation  of  modal  dispersion  and  mode-dependent  loss.  Modes  in  graded-index  MMFs  tend  to  form  groups,  exhibiting  strong  random  intra-group  coupling  and  weak  random  inter-group  coupling  in  the  presence  of  index  perturbations.  Periodic  mode  scrambling  or  permutation  can  be  applied  to  enhance  inter-group  coupling.  This  dissertation  presents  an  analytical  study  of  modal  statistics  in  MMF  links  with  periodic  scrambling  or  permutation,  highlighting  a  set  of  robust  design  criteria  for  achieving  strong  random  coupling  across  all  modes.  The  study  also  reveals  a  group-delay  self-compensation  regime  in  which  engineered  deterministic  inter-group  coupling  can  interchange  signals  between  the  fastest  and  slowest  mode  groups,  achieving  a  group-delay  spread  smaller  than  that  of  strong  random  coupling  alone.  Maximizing  the  effectiveness  of  self-compensation  requires  co-designing  both  the  transmission  fiber  and  permutation  device.  Finally,  we  propose  system  architectures  based  on  group-delay  compensation  using  one  or  two  fiber  types,  mode  scramblers,  and  mode  permuters.  The  role  of  random  inter-group  coupling  in  modal  dispersion  management  varies-beneficial  for  the  mode-scrambling  approach  but  detrimental  for  the  delay-compensation  approach.
■590    ▼aSchool  code:  0212.
■650  4▼aTransmitters
■650  4▼aFourier  transforms
■650  4▼aCommunication
■650  4▼aBandwidths
■650  4▼aSignal  processing
■650  4▼aElectrical  engineering
■650  4▼aMathematics
■690    ▼a0459
■690    ▼a0544
■690    ▼a0405
■71020▼aStanford  University.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-05B.
■790    ▼a0212
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17360707▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

Preview

Export

ChatGPT Discussion

AI Recommended Related Books