用于模分复用系统多芯光纤模式转换器的研究
本文选题:空分复用 + 模分复用技术 ; 参考:《北京交通大学》2016年硕士论文
【摘要】:随着现代信息技术的迅速发展,数据业务量呈爆炸式增长,对光纤传输网络的传输带宽提出了更高的要求。为了满足快速增长的数据业务流量,时分复用技术,波分复用技术,高阶调制格式,偏振复用等技术的出现,缓解了人们对通信业务带宽的燃眉之急。然而由于受到单模光纤的非线性效应影响,其传输带宽不能无限制的增长。在这种背景下,空分复用技术应运而生,该技术具有大幅度扩大传输容量的潜力,成为当前光纤通信领域内令人瞩目的前沿研究方向和热点课题。模分复用技术作为空分复用的重要实现方式,也因此备受关注,实现高效率、低复杂度激励任意高阶模式以及实现不同模式的高效率的转换问题是模分复用技术得以利用的重要基础。本文的具体工作如下:首先介绍了空分复用技术的国内外研究现状和研究背景,从麦克斯韦方程组出发,对少模光纤中的模式进行了分析,重点分析了光纤模式的场分布情况。其次从波导耦合系统出发,详细分析了模式耦合的原理,从而为模式转换技术提供理论依据。同时详细介绍了模式复用中模式转换技术的具体应用。随后对本论文所用光纤数值仿真方法光束传播法进行了理论分析与概括。对双折射率光纤来实现光纤波片进行了简单介绍。提出了一种基于侧抛型光纤制作的等效双芯全光纤模式转换器,能够将LP01模式转换为LP11模式,并对多个重要光纤结构参数进行仿真优化,最终得到优化结果,在1.3-1.6微米的波长范围内均可达到90%以上的高效率模式转换。最后利用基于侧抛型模式转换器的理论思想,对六芯全光纤模式转换器进行仿真分析,利用该转换器激发了多种高阶模式,并且对参数进行扫描,从而得出较为优化的结果。
[Abstract]:With the rapid development of modern information technology, data traffic is increasing explosively, which puts forward higher requirements for the transmission bandwidth of optical fiber transmission network. In order to meet the rapid growth of data traffic, time division multiplexing (TDM), wavelength division multiplexing (WDM), high-order modulation format, polarization multiplexing and so on, the urgent need of communication bandwidth has been alleviated. However, due to the nonlinear effect of single mode fiber, the transmission bandwidth can not be increased indefinitely. Under this background, the space-division multiplexing (STDM) technology emerges as the times require, which has the potential to greatly expand the transmission capacity, and has become a hot topic in the field of optical fiber communication. As an important way to realize spatial division multiplexing, module division multiplexing has attracted much attention and achieved high efficiency. The low complexity motivating arbitrary higher-order patterns and the efficient conversion of different patterns are the important basis for the utilization of modular division multiplexing. The main work of this paper is as follows: firstly, the research status and background of space-division multiplexing technology at home and abroad are introduced. Based on Maxwell's equations, the mode in low-mode optical fiber is analyzed, and the field distribution of optical fiber mode is emphatically analyzed. Secondly, from the waveguide coupling system, the principle of mode coupling is analyzed in detail, which provides the theoretical basis for the mode conversion technology. At the same time, the application of pattern conversion technology in pattern reuse is introduced in detail. Then, the optical fiber numerical simulation method, beam propagation method, is analyzed and summarized theoretically. The realization of optical fiber wave-plate by birefringence fiber is briefly introduced in this paper. An equivalent dual-core all-fiber mode converter based on side-throwing fiber is proposed, which can convert LP01 mode to LP11 mode, and simulate and optimize several important fiber structure parameters. In the wavelength range of 1.3-1.6 micron, the conversion rate can reach more than 90%. At last, the six-core all-fiber mode converter is simulated and analyzed based on the theory of side-throwing mode converter. It excites a variety of high-order modes and scans the parameters, thus obtaining a better result.
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN929.11
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本文编号:1792402
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