应用于模式复用系统的全光纤型宽带反拉锥模式转换器研究

发布时间：2024-02-18 06:47

　　社会的高速发展自然会对信息传输提出更高速的需求,基于传统单模光纤的信息通信系统的传输容量已经逼近其理论上的香农极限。作为应对目前带宽困境的模式复用技术一经提出就吸引了大量研究人员的目光,也迅速成为解决困境的一项重要备选方案。模式转换器作为模式复用系统的重要组成部分,自然也成为一项新兴而热门的研究方向。本文基于模式复用系统的模式转换技术设计了一款耦合长度1.5cm的全光纤型宽带反拉锥模式转换器。该模式转换器基于同一包层内两根线性反拉锥的纤芯互耦合实现模式转换,能够在超过300nm的带宽内实现80%以上的转换效率,90%转换效率额带宽也达到220nm以上,且无模式串扰。研究模式转换器各项参数对其性能的影响,发现该器件具有尺寸不敏感性的特殊优点,能够容忍细微的加工制作误差,并且光纤型设计使得其可以套接现有光纤通信系统。本文对上述模式转换器进行两次改进。第一次改造让光纤渐变结构遵循一种精心设计的拉锥函数来改变耦合的速度和有效区域,将耦合长度减小到0.35cm,但是相比前述设计耦合效率和带宽都有所减小,80%转换效率的带宽为180nm,仍能满足实际需要。第二次改进在纤芯中引入低折射率的硅材料内插...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状分析
        1.2.1 模式复用研究现状
        1.2.2 模式转换器研究现状
    1.3 本文主要内容
第二章 光纤模式理论和特征
    2.1 光纤基本概念
    2.2 光纤模式
        2.2.1 矢量模式
        2.2.2 标量模式
        2.2.3 线性偏振模的光场分布
    2.3 光纤模式的正交性
    2.4 本章小结
第三章 模式复用系统及其关键技术
    3.0 模式复用系统
    3.1 模式复用关键技术
        3.1.1 少模光纤
        3.1.2 光放大器
        3.1.3 数字信号处理的相干检测技术
        3.1.4 模式复用/解复用器
        3.1.5 模式转换器
    3.2 模式耦合原理
        3.2.1 纵向耦合
        3.2.2 横向耦合
    3.3 本章小结
第四章 光纤型反拉锥模式转换器研究和设计
    4.1 光纤型反拉锥模式转换器概述
    4.2 模式转换器设计
        4.2.1 光纤型反拉锥模式转换器结构
        4.2.2 光束传播法
        4.2.3 模式转换器性能及参数影响
    4.3 性能比较
    4.4 本章小结
第五章 改进的光纤型反拉锥模式转换器设计
    5.1 改进型反拉锥模式转换器
        5.1.1 改进型反拉锥模式转换器结构
        5.1.2 改进型反拉锥模式转换器性能
    5.2 改进型内插反拉锥模式转换器
        5.2.1 改进型内插反拉锥模式转换器结构和性能
        5.2.2 结构参数对性能的影响
    5.3 制作加工
    5.4 性能对比
    5.5 本章小结
第六章 总结展望
参考文献
攻读硕士学位期间完成的科研情况
致谢



本文编号：3902092