新型偏振保持少模光纤与太赫兹偏振保持波导的研究
发布时间：2021-08-03 03:59
偏振保持波导作为波导的一个重要分支,是偏振敏感及偏振依赖的通信和传感系统不可或缺的组成部分。偏振保持少模光纤将“少模”与“偏振复用”结合,可作为空分复用技术的一种实现方式,为进一步扩充光通信传输容量开启了一扇新颖的大门。在偏振敏感的太赫兹（Terahertz,THz）传感、光谱成像及无线通信等系统中,THz偏振保持波导在传输偏振信息的同时,提高了系统的稳定性,减小了系统的体积,是当前的一个研究热点。在此背景下,本论文针对偏振保持少模光纤与THz偏振保持波导开展了一系列的研究工作,内容包括基于强耦合多芯结构和孔辅助型结构的偏振保持少模光纤,以及基于光子带隙结构和反谐振结构的THz偏振保持空芯波导,取得的主要创新成果如下:1.基于强耦合多芯结构,提出并研究了偏振保持超模光纤。利用数值仿真模型,详细分析了准椭圆分布强耦合型八芯与十六芯光纤的几何参数、光学参数对模式数量、模场面积及模式间有效折射率差的影响。优化参数下,强耦合型八芯及十六芯光纤分别支持14个与20个具有不同偏振态和空间方向的矢量模式。对于十六芯光纤,1550nm波长处所有模式彼此分离且基模的模场面积与普通单模光纤匹配。研究了十六...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１．光纤通信技术演进图【３】
绪论??泛的应用。单芯ＦＭＦ的折射率分布主要包括阶跃型、沟槽辅助阶跃型、双阶跃型、??Ｗ型、渐变型及沟槽辅助渐变型，分别如图１－３?（ａ）?－?（ｆ）所示。通过灵活设计光??纤的几何结构和光学特性，可以实现具有不同性能的ＦＭＦ。??■？ＳＨ??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）?（ｄ）??图１－２．常见的ＦＭＦ类型。（ａ）椭圆芯光纤【３１］，?（ｂ）多芯层光纤网，（ｃ）多芯光纤【明，（ｄ）??光子晶体光纤ＰＩ。??Ｆｉｇ．?１－２．?Ｃｏｍｍｏｎ?ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?ＦＭＦ．?（ａ）?Ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ－ｃｏｒｅ?ｆｉｂｅｒ１３１１，?（ｂ）?ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒ?ｆｉｂｅｒ１３２１，?（ｃ）?ｍｕｌｔｉ？??ｃｏｒｅ?ｆｉｂｅｒ１３３１，?（ｄ）?ｐｈｏｔｏｎｉｃ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｆｉｂｅｒ１３４１．??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??ｎｉＶ?Ａ?Ｗ??（ｄ）?（ｅ）?（ｆ）??图１－３．?ＦＭＦ纤芯折射率分布示意图。（ａ）阶跃型，（ｂ）沟槽辅助阶跃型，（ｃ）双阶跃型，??（ｄ）?Ｗ型，（ｅ）渐变型及（ｆ）沟槽辅助渐变型。??Ｆｉｇ．?１－３．?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ?ｏｆ?ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ?ｉｎｄｅｘ?ｐｒｏｆｉｌｅｓ?ｏｆ?ＦＭＦ．?（ａ）?Ｓｔｅｐ－ｉｎｄｅｘ，?（ｂ）?ｔｒｅｎｃｈ－ａｓｓｉｓｔｅｄ?ｓｔｅｐ－??ｉｎｄｅｘ
北京交通大学博士学位论文?绪论??了保持光纤中模式的偏振态，通常的解决方案是偏振保持光纤（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ－??ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇｆｉｂｅｒ，ＰＭＦ）。ＰＭＦ是ＳＭＦ的一种特殊类型，主要目的是保持光纤中??基模ＨＥｆＡＨＥ＾的偏振态在传输过程中不发生变化。一种实现方法是利用光纤的??高双折射特性，使正交偏振模式的传播常数相差较大，从而不易发生??耦合以维持偏振模式的稳定，这种光纤为高双折射光纤。另一种实现方法是使光纤??中只有一种偏振模式传输，而另一个偏振模式截止，这种光纤被称为单模单偏振光??纤。高双折射光纤与单模单偏振光纤统称为ＰＭＦ。对于高双折射ＰＭＦ而言，双折??射特性对研宄光纤偏振性能而言至关重要，一般来说，光纤的双折射越高，光纤的??偏振态保持性能越好。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Metasurfaces enabling structured light manipulation:advances and perspectives [Invited][J]. 王健. Chinese Optics Letters. 2018(05)
[2]Polarization-maintaining few mode fiber composed of a central circular-hole and an elliptical-ring core[J]. JIAJIA ZHAO,MING TANG,KYUNGHWAN OH,ZHENHUA FENG,CAN ZHAO,RUOLIN LIAO,SONGNIAN FU,PERRY PING SHUM,DEMING LIU. Photonics Research. 2017(03)
[3]Design of PANDA ring-core fiber with 10 polarization-maintaining modes[J]. Haozhe Yan,Shangyuan Li,Zhengyang Xie,Xiaoping Zheng,Hanyi Zhang,Bingkun Zhou. Photonics Research. 2017(01)
[4]低损宽频高双折射太赫兹光子带隙光纤[J]. 白晋军,王昌辉,霍丙忠,王湘晖,常胜江. 物理学报. 2011(09)
[5]保偏光纤技术进展及发展趋势[J]. 陈伟,李诗愈,成煜,陆大方. 光通信研究. 2003(06)
博士论文
[1]基于双曲线超材料和带隙结构的新型空芯波导的理论与实验研究[D]. 李海粟.北京交通大学 2017
[2]新型光子晶体光纤气体传感器研究[D]. 景磊.天津大学 2012
[3]闪耀光纤光栅复模理论和半导体激光器线阵光纤束耦合技术研究[D]. 陆玉春.北京交通大学 2010
[4]空芯光子带隙光纤的结构设计和特性研究[D]. 张虎.北京邮电大学 2009
本文编号：3318880
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１．光纤通信技术演进图【３】
绪论??泛的应用。单芯ＦＭＦ的折射率分布主要包括阶跃型、沟槽辅助阶跃型、双阶跃型、??Ｗ型、渐变型及沟槽辅助渐变型，分别如图１－３?（ａ）?－?（ｆ）所示。通过灵活设计光??纤的几何结构和光学特性，可以实现具有不同性能的ＦＭＦ。??■？ＳＨ??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）?（ｄ）??图１－２．常见的ＦＭＦ类型。（ａ）椭圆芯光纤【３１］，?（ｂ）多芯层光纤网，（ｃ）多芯光纤【明，（ｄ）??光子晶体光纤ＰＩ。??Ｆｉｇ．?１－２．?Ｃｏｍｍｏｎ?ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?ＦＭＦ．?（ａ）?Ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ－ｃｏｒｅ?ｆｉｂｅｒ１３１１，?（ｂ）?ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒ?ｆｉｂｅｒ１３２１，?（ｃ）?ｍｕｌｔｉ？??ｃｏｒｅ?ｆｉｂｅｒ１３３１，?（ｄ）?ｐｈｏｔｏｎｉｃ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｆｉｂｅｒ１３４１．??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??ｎｉＶ?Ａ?Ｗ??（ｄ）?（ｅ）?（ｆ）??图１－３．?ＦＭＦ纤芯折射率分布示意图。（ａ）阶跃型，（ｂ）沟槽辅助阶跃型，（ｃ）双阶跃型，??（ｄ）?Ｗ型，（ｅ）渐变型及（ｆ）沟槽辅助渐变型。??Ｆｉｇ．?１－３．?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ?ｏｆ?ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ?ｉｎｄｅｘ?ｐｒｏｆｉｌｅｓ?ｏｆ?ＦＭＦ．?（ａ）?Ｓｔｅｐ－ｉｎｄｅｘ，?（ｂ）?ｔｒｅｎｃｈ－ａｓｓｉｓｔｅｄ?ｓｔｅｐ－??ｉｎｄｅｘ
北京交通大学博士学位论文?绪论??了保持光纤中模式的偏振态，通常的解决方案是偏振保持光纤（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ－??ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇｆｉｂｅｒ，ＰＭＦ）。ＰＭＦ是ＳＭＦ的一种特殊类型，主要目的是保持光纤中??基模ＨＥｆＡＨＥ＾的偏振态在传输过程中不发生变化。一种实现方法是利用光纤的??高双折射特性，使正交偏振模式的传播常数相差较大，从而不易发生??耦合以维持偏振模式的稳定，这种光纤为高双折射光纤。另一种实现方法是使光纤??中只有一种偏振模式传输，而另一个偏振模式截止，这种光纤被称为单模单偏振光??纤。高双折射光纤与单模单偏振光纤统称为ＰＭＦ。对于高双折射ＰＭＦ而言，双折??射特性对研宄光纤偏振性能而言至关重要，一般来说，光纤的双折射越高，光纤的??偏振态保持性能越好。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Metasurfaces enabling structured light manipulation:advances and perspectives [Invited][J]. 王健. Chinese Optics Letters. 2018(05)
[2]Polarization-maintaining few mode fiber composed of a central circular-hole and an elliptical-ring core[J]. JIAJIA ZHAO,MING TANG,KYUNGHWAN OH,ZHENHUA FENG,CAN ZHAO,RUOLIN LIAO,SONGNIAN FU,PERRY PING SHUM,DEMING LIU. Photonics Research. 2017(03)
[3]Design of PANDA ring-core fiber with 10 polarization-maintaining modes[J]. Haozhe Yan,Shangyuan Li,Zhengyang Xie,Xiaoping Zheng,Hanyi Zhang,Bingkun Zhou. Photonics Research. 2017(01)
[4]低损宽频高双折射太赫兹光子带隙光纤[J]. 白晋军,王昌辉,霍丙忠,王湘晖,常胜江. 物理学报. 2011(09)
[5]保偏光纤技术进展及发展趋势[J]. 陈伟,李诗愈,成煜,陆大方. 光通信研究. 2003(06)
博士论文
[1]基于双曲线超材料和带隙结构的新型空芯波导的理论与实验研究[D]. 李海粟.北京交通大学 2017
[2]新型光子晶体光纤气体传感器研究[D]. 景磊.天津大学 2012
[3]闪耀光纤光栅复模理论和半导体激光器线阵光纤束耦合技术研究[D]. 陆玉春.北京交通大学 2010
[4]空芯光子带隙光纤的结构设计和特性研究[D]. 张虎.北京邮电大学 2009
本文编号：3318880
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