多通道光子晶体波导解波分复用器的设计和优化

发布时间：2017-09-04 08:39

  本文关键词：多通道光子晶体波导解波分复用器的设计和优化

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【摘要】：波分复用技术是全光纤网络通信的常用技术。传统的解波分复用器尺寸较大,传输信息时损耗过多,稳定性也不理想,进一步减小损耗、提高稳定性也受到诸多限制。因此,本文采用弯曲型与直列型波导组合的结构类型,利用波导之间耦合与解耦合的特性设计并优化了三种解波分复用器:两通道三波长解波分复用器,三通道三波长解波分复用器以及四通道四波长解波分复用器。首先,设计并研究出一种两通道三波长光子晶体波导解波分复用器。通过选择适当的超原胞来建立光子晶体波导解波分复用器模型,运用平面波展开法计算耦合结构的色散关系,找出了对应的归一化频率范围是0.369-0.484。通过调整介质柱的半径和个数,对器件进行优化,实现了三个通信波长(1310nm、1490nm、1550nm)光波透射率的优化。进一步设计并研究出一种三通道三波长光子晶体波导解波分复用器。通过改变光子晶体介质柱的折射率,半径以及耦合点的归一化频率,设计出一种三个传输信道共振耦合结构的光子晶体波导解波分复用器。在波长分别为1490nm和1440nm光信号下的波导共振耦合区域添加介质柱,形成一种新的共振耦合区域。在波长为1310nm光波的信道输出末端,改变介质柱的半径,使得波长为1310nm光信号的透射率提高到了95.5%。仿真结果表明,增大介质柱半径,可以使得入射光波的透射率大幅度增强。最后,设计并研究出一种四通道四波长光子晶体波导解波分复用器。利用波导之间共振耦合作用,四种波长(1310nm、1490nm、1550nm、1670nm)的光波在各自的传输信道中传播,实现了解波分复用功能。通过改变耦合区域介质柱的半径,增加一定数量的介质柱,使得光波在传输时的透射率达到最佳效果。四种光波的频谱透射率分别达到94%、87%、89%、96%,有着不错的透射性能。
【关键词】：波分复用技术 光子晶体波导 耦合 光子晶体
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN252
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 引言8
• 1.2 光子晶体简述8-13
• 1.2.1 光子晶体的类别8-10
• 1.2.2 光子晶体的特性10-11
• 1.2.3 光子晶体的应用11-13
• 1.3 光子晶体波导的发展现状13-15
• 1.3.1 光子晶体波导的工作原理13
• 1.3.2 光子晶体波导的分类13-15
• 1.3.3 光子晶体波导的耦合模式理论15
• 1.4 波分复用技术(WDM)的现状及发展15-16
• 1.5 本论文的研究内容及创新点16-18
• 1.5.1 论文研究的目的及创新点16
• 1.5.2 论文内容及结构16-18
• 第二章 光子晶体波导解波分复用器的理论分析18-30
• 2.1 光子晶体波导解波分复用器的设计原理18-20
• 2.2 Optiwave OptiFDTD仿真软件简介20-21
• 2.3 光子晶体波导解波分复用器的计算方法21-29
• 2.3.1 平面波展开法23-26
• 2.3.2 传输矩阵法26-27
• 2.3.3 时域有限差分法27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 两通道光子晶体波导解波分复用器的设计与优化30-36
• 3.1 引言30
• 3.2 模型分析30-35
• 3.3 本章小结35-36
• 第四章 三通道光子晶体波导解波分复用器的设计和优化36-44
• 4.1 引言36
• 4.2 理论分析及模型36-39
• 4.3 仿真分析39-43
• 4.4 本章小结43-44
• 第五章 四通道光子晶体波导解波分复用器的设计和优化44-51
• 5.1 引言44
• 5.2 模型设计44-46
• 5.3 仿真分析及优化46-49
• 5.3.1 改变介质柱半径及数量47-48
• 5.3.2 改变隔离度48-49
• 5.4 本章小结49-51
• 第六章 总结与展望51-53
• 6.1 总结51
• 6.2 展望51-53
• 参考文献53-58
• 致谢58-59
• 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：790484