纤芯椭圆度对少模光纤传输特性的影响研究

发布时间：2020-03-27 19:51

【摘要】：随着光纤通信网络的高速发展,空分复用技术已成为提高通信容量的重要手段。作为一种新型的空分复用光纤,少模光纤在光纤参量放大和光纤轨道角动量传输方面发挥着重要作用。本文研究纤芯椭圆度对少模光纤传输特性的影响,主要工作内容和创新如下1.采用COMSOL仿真软件研究了少模光纤的模式特性,给出用于获取传输特性参数信息的命令,并用于分析纤芯椭圆率对导波光场模式分布及其有效折射率的影响。计算了模场的交叠积分(或非线性系数)以及模式之间的四波混频相位失配因子,为光纤参量放大器的优化设计提供了理论基础2.给出了少模光纤中克尔非线性耦合模方程的一般形式,具体考察了阶跃型折射率分布的椭圆纤芯少模光纤中三个模群的简并四波混频过程,详细描述了少模光纤参量放大器的设计方法。研究表明,采用泵浦功率为0.5W的LP21a模,当非线性光纤的纤芯椭圆率为48.9%时可使LP11a或LP21b模获得20.16dB的最大增益,在增益劣化2dB的范围内可允许的椭圆纤芯误差为0.6μm3.研究了环芯光纤中精确模场的分布,以及少模环芯光纤椭圆率对于光纤精确模式传播常数的影响,分析了精确模与轨道角动量(OAM)之间的关系。采用COMSOL软件仿真并绘制出各阶次精确模式以及同阶次的奇偶模之间的有效折射率差随椭圆率的变化图。研究表明,(1)为了满足OAM传输中精确模式间的有效折射率差ΔneffTM应大于10-4,环芯光纤的椭圆率应控制在7.6%范围内;(2)环芯光纤中,越高阶次的精确奇偶模间的有效折射率差Δneff越小,为了有效合成OAM模式ΔneffEO应小于10-6。为了保证OAM模式有效合成,且在传输过程中不会发生模式简并,可优化环芯光纤的椭圆率,即同时满足上述两个条件时,环芯的椭圆率应小于3.8%。
【图文】：

两个正交偏振态，所以单模光纤最多支持两路信道传输。单模光纤的纤芯占整纤很小比例，为此空分复用技术可以通过少模光纤（Few mode fiber，FMF），光纤（Multi core fiber，，MCF）或者二者的结合来实现多个传输通道同时进行，如图 1-1 所示。在相同的管道空间可以成倍的增加光纤中的信息容量。

阶数l=-1、l=0和l=+1的轨道角动量螺旋光场图
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN253;TN929.11

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本文编号：2603310