少模长周期光纤光栅矢量模耦合特性研究

发布时间：2025-02-11 16:16

　　随着互联网的发展,高速信息业务促使对光纤通信容量的需求日益增长。模分复用(Module division multiplexing,MDM)是一种能够提高通信容量的新复用技术,实现该技术有多种方式,轨道角动量(Orbital angular momentum,OAM)模式目前已应用于模分复用技术。有效生成高阶矢量模是一些模式复用方法的关键因素。本论文提出的实现基模耦合到高阶矢量模的紫外单侧曝光长周期光纤光栅和倾斜长周期光纤光栅(Long period fiber grating,LPFG),为光纤光栅中高阶矢量导模的生成提供了新的技术手段,在模分复用技术研究领域具有重要应用价值。本文应用闪耀光纤光栅耦合模理论,研究基于少模阶跃、环形、反抛物线型折射率分布光纤的在紫外单侧曝光、倾斜条件下的LPFG中基模到同向高阶矢量模式(TEo1、TM01和HE21)的耦合特性。研究表明,虽然基于阶跃光纤的LPFG能够实现高效的矢量模式耦合,但是阶跃光纤无法有效分离矢量模式,不能传输OAM模式。基于环形光纤与反抛物线型折射率分布光纤的LPFG也可实现高阶矢量模耦合,高阶模式的透射峰分布在不同波长段内。环形...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 研究背景
    1.2 OAM模式产生方法和OAM光纤的研究进展
        1.2.1 OAM模式产生方法的研究进展
        1.2.2 OAM光纤的研究进展
    1.3 基于长周期光纤光栅的模式转换的研究进展
    1.4 本论文主要内容以及结构安排
2 光波导理论及光栅耦合模理论
    2.1 光波导的一般理论
        2.1.1 横纵场分量的分析
        2.1.2 光纤模式理论
        2.1.3 模式的一般性质
    2.2 OAM的一般理论
    2.3 长周期光纤光栅模型
        2.3.1 长周期光纤光栅的基本制作原理
        2.3.2 长周期光纤光栅模型
    2.4 长周期光纤光栅耦合模理论
        2.4.1 耦合模理论与相位匹配条件
        2.4.2 长周期光纤光栅耦合模方程的推导
        2.4.3 长周期耦合模方程的求解
    2.5 本章小结
3 基于阶跃型LPFG的矢量模耦合
    3.1 光纤折射率分布与光栅周期的确定
    3.2 切趾函数对透射谱的影响
    3.3 阶跃紫外单侧曝光LPFG各参数的影响
        3.3.1 耦合系数的分析
        3.3.2 衰减因子α的影响
        3.3.3 幅度函数χ和光栅长度的影响
    3.4 阶跃倾斜LPFG各参数的影响
        3.4.1 耦合系数的分析
        3.4.2 倾斜角度的影响
        3.4.3 幅度函数与光栅长度的影响
    3.5 本章小结
4 基于环形LPFG的矢量模耦合
    4.1 环形光纤结构与折射率分布
    4.2 切趾函数对透射谱的影响
    4.3 紫外单侧曝光LPFG的各参数的影响
        4.3.1 耦合系数的分析
        4.3.2 衰减因子α的影响
        4.3.3 幅度函数χ与长度函数的影响
    4.4 环形倾斜LPFG各参数的影响
        4.4.1 耦合系数的分析
        4.4.2 倾斜角度的影响
        4.4.3 幅度函数χ与光栅长度的影响
    4.5 本章小结
5 基于反抛物线型LPFG的矢量模耦合
    5.1 反抛物线光纤折射率分布与光栅周期的确定
    5.2 切趾函数对透射谱的影响
    5.3 反抛物线型紫外单侧曝光LPFG各参数的影响
        5.3.1 耦合系数的分析
        5.3.2 衰减因子α的影响
        5.3.3 幅度函数χ与光栅长度的影响
    5.4 反抛物线型倾斜LPFG各参数的影响
        5.4.1 耦合系数的分析
        5.4.2 倾斜角度的影响
        5.4.3 幅度函数与光栅长度的影响
    5.5 本章小结
6 结论
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集



本文编号：4033519