基于级联垂直波导定向耦合器的宽带模分复用器的研究

发布时间：2022-08-08 16:45

　　作为一种可有效解决单模光纤容量瓶颈的技术,模分复用近年来受到广泛的关注。模分复用技术的实现有赖于各种模分复用器,本文对此进行了研究,设计了基于级联垂直波导定向耦合器的宽带模分复用器,可以实现少模波导中六个模式(E₃₁、E₁₃、E₂₂、E₂₁、E₁₂和E₁₁模)的复用/解复用。器件波导的芯层、包层材料分别为聚合物材料EpoCore、EpoClad。垂直定向耦合器可以解决两个模式之间因耦合系数为零而无法耦合的问题,合理设计其相对位置可分别使五个高阶模与基模耦合,这是实现复用/解复用的基础。在耦合区域引入锥形波导,这是实现宽带宽的充分条件。器件采用三层波导结构,可提供较大的设计灵活性,比起双层波导结构,其可缩短原本因锥形波导而增加的器件总长度。论文的主要内容如下:首先,介绍了模分复用技术的发展历程,介绍了国内外基于垂直定向耦合器结构实现多种光波导器件以及基于非对称Y分支实现模分复用的研究成果。其次,介绍了相关理论基础,重点介绍了从有效折射率法出发分析矩形波导,利... 

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
简缩字表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 模分复用技术的发展及研究现状
    1.3 垂直定向耦合器的发展及研究现状
    1.4 基于非对称Y分支实现模分复用的研究现状
    1.5 主要内容与结构安排
第二章 理论分析
    2.1 光波导模式
    2.2 矩形波导的分析
    2.3 耦合模理论
    2.4 定向耦合器的工作原理
        2.4.1 对称定向耦合器的工作原理
        2.4.2 非对称定向耦合器的工作原理
    2.5 垂直耦合器
    2.6 本章小结
第三章 器件的设计及仿真
    3.1 器件的工作目标
    3.2 器件的模型
        3.2.1 水平方向上的结构特点
        3.2.2 垂直方向上的结构特点
    3.3 器件的设计思路
    3.4 耦合器相关参数的设计
        3.4.1 波导材料的折射率
        3.4.2 波导截面尺寸的设计
        3.4.3 耦合区的参数设计
        3.4.4 辅助弯曲波导的参数设计
        3.4.5 仿真结果及设计
    3.5 器件设计的优化
        3.5.1 参数的优化设计
        3.5.2 工作带宽的分析
    3.6 整体器件的设计与仿真
        3.6.1 器件结构与参数的优化
        3.6.2 仿真结果分析
    3.7 本章小结
第四章 集成非对称Y分支和垂直定向耦合器的宽带模分复用器的设计
    4.1 器件的工作目标及模型
        4.1.1 工作目标
        4.1.2 器件的结构特点及解复用过程
    4.2 非对称Y分支的工作原理
    4.3 器件的参数设计
        4.3.1 非对称Y分支的参数设计
        4.3.2 垂直定向耦合器的参数设计
        4.3.3 整体器件的参数设计
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 工作展望
致谢
参考文献
硕士研究生期间取得的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]光纤技术的发展及其在光通信中的应用[J]. 张宁,纪越峰.  光纤与电缆及其应用技术. 2004(03)

博士论文
[1]模分复用系统解复用技术研究[D]. 闫李.吉林大学 2016

硕士论文
[1]基于非对称定向耦合器的LP01模与LP11b模转换研究[D]. 赵伟科.电子科技大学 2016



本文编号：3671866