光了晶体偏振光分束器的设计与性能分析
发布时间：2021-11-16 22:58
近年来随着“互联网+”和5G概念的提出,大数据、云计算等新兴技术的快速发展,人们对通信带宽的需求越来越高。随着传统的通信光纤容量逐渐逼近香农极限,扩大光纤通信系统的容量是目前当务之急,空间维度的使用是解决这一供需矛盾的关键。偏振复用技术正是空分复用中的一种,在同一波长信道中,通过相互正交的偏振态同时传输两路独立的数据信息,可以提高频谱利用率和系统传输容量。在偏振复用系统中,信号发送模块是系统中的关键器件之一,需要产生一对正交的偏振光。本文设计的基于多模干涉理论的光子晶体偏振光分束器,不仅结合了光子晶体本身的特点和偏振复用的技术优势,而且还含有多模干涉耦合器件的优点,为设计集成化的偏振复用器件提供了思路。本文首先对多模干涉理论进行了分析,采用了导模传输分析法分析了一般性干涉条件下的自成像原理,得到了输入场在输出端成正像和镜像的一般条件。根据多模干涉原理和全内反射效应设计了基于定向耦合型的光子晶体偏振光分束器,该分束器由两个单模波导构成,通过调节两个单模波导的宽度可以改变耦合长度。利用平面波展开法和时域有限差分法（FDTD）进行分析计算,光子晶体偏振光分束器可以实现了分束两种偏振态的功能。...
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 光子晶体的概述
1.1.1 光子晶体概念
1.1.2 光子晶体性质
1.1.3 光子晶体应用
1.2 偏振光分束器介绍
1.3 基于光子晶体偏振光分束器研究现状
1.4 论文的研究重点与安排
1.4.1 论文的研究重点
1.4.2 论文的结构安排
第二章 光子晶体偏振光分束器基本理论
2.1 平面波展开法
2.1.1 平面波展开法的基本原理
2.1.2“超晶胞”基本理论
2.2 时域有限差分法（FDTD）
2.2.1 时域有限差分法的基本公式
2.2.2 完全匹配层吸收边界
2.2.3 数值稳定性和色散
2.2.4 激励源的选择
2.3 多模干涉理论
2.3.1 导模传输分析法
2.3.2 多模干涉一般成像分析
2.4 本章小结
第三章 偏振分束波导的性能分析
3.1 二维三角晶格光子晶体带隙研究
3.1.1 空气孔型光子晶体带隙研究
3.1.2 介质柱型光子晶体带隙研究
3.2 二维三角晶格偏振分束波导传输特性
3.2.1 直线型三角晶格光子晶体偏振分束波导研究
3.2.2 弯曲型三角晶格光子晶体偏振分束波导研究
3.3 本章小结
第四章 光子晶体偏振光分束器的设计和优化
4.1 偏振光分束器性能参数
4.2 基于定向耦合结构的光子晶体偏振光分束器设计与性能分析
4.2.1 基于定向耦合结构的光子晶体偏振光分束器设计
4.2.2 基于定向耦合结构的光子晶体偏振光分束器性能分析与优化
4.3 分叉型光子晶体偏振光分束器设计与性能分析
4.4 基于硅材料的光子晶体偏振分束器的设计与性能分析
4.5 本章小结
第五章 光子晶体偏振分束器的应用
5.1 基于定向耦合结构的光子晶体偏振光分束器在集成光学中的应用
5.2 基于定向耦合结构的光子晶体偏振光分束器在光传输系统中的应用
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]轨道角动量态复用通信研究[J]. 赵生妹,蒋欣成,巩龙延,程维文,郑宝玉. 南京邮电大学学报(自然科学版). 2015(06)
[2]复式晶格光子晶体多波长THz光开关[J]. 刘佳,陈鹤鸣. 光通信研究. 2015(03)
[3]二维光子晶体偏振滤波分束器的设计与优化[J]. 王晨歌,张彩妮,陈侃,黄腾超,舒晓武,刘承. 光子学报. 2014(12)
[4]三波长光子晶体波分复用器的研究[J]. 庄煜阳,陈鹤鸣. 光通信研究. 2013(06)
[5]一种高效光子晶体偏振光分束器[J]. 周飞,费宏明,陈智辉,刘欣,杨毅彪. 激光与光电子学进展. 2013(06)
[6]轨道角动量复用技术[J]. 黄铭,毛福春,曾佳,曹慧露,冯云. 中国无线电. 2013(05)
[7]烽火通信全力推动100G规模部署[J]. 通信世界. 2013(11)
[8]纳米集成电路大生产中新工艺技术现状及发展趋势[J]. 吴汉明,吴关平,吴金刚,黄河,俞少峰,李序武,卜伟海. 中国科学:信息科学. 2012(12)
[9]偏振复用光纤通信系统色散均衡器及算法的研究[J]. 曾祥烨,刘剑飞,赵启大. 光学学报. 2012(02)
[10]二维光子晶体四波长波分复用器的设计和优化[J]. 吴晓阳,梁培,董前民,王乐. 激光与光电子学进展. 2011(12)
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]光轨道角动量模分复用技术在光通信中的应用[D]. 张基彪.电子科技大学 2016
[2]用于光纤模分复用的光纤模式变换和模分复用技术研究[D]. 高松.北京交通大学 2014
[3]高效波长与偏振光分束器的设计与研究[D]. 张旋.南昌大学 2012
[4]高效光子晶体光分束器的设计与研究[D]. 郭浩.南昌大学 2011
本文编号：3499723
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 光子晶体的概述
1.1.1 光子晶体概念
1.1.2 光子晶体性质
1.1.3 光子晶体应用
1.2 偏振光分束器介绍
1.3 基于光子晶体偏振光分束器研究现状
1.4 论文的研究重点与安排
1.4.1 论文的研究重点
1.4.2 论文的结构安排
第二章 光子晶体偏振光分束器基本理论
2.1 平面波展开法
2.1.1 平面波展开法的基本原理
2.1.2“超晶胞”基本理论
2.2 时域有限差分法（FDTD）
2.2.1 时域有限差分法的基本公式
2.2.2 完全匹配层吸收边界
2.2.3 数值稳定性和色散
2.2.4 激励源的选择
2.3 多模干涉理论
2.3.1 导模传输分析法
2.3.2 多模干涉一般成像分析
2.4 本章小结
第三章 偏振分束波导的性能分析
3.1 二维三角晶格光子晶体带隙研究
3.1.1 空气孔型光子晶体带隙研究
3.1.2 介质柱型光子晶体带隙研究
3.2 二维三角晶格偏振分束波导传输特性
3.2.1 直线型三角晶格光子晶体偏振分束波导研究
3.2.2 弯曲型三角晶格光子晶体偏振分束波导研究
3.3 本章小结
第四章 光子晶体偏振光分束器的设计和优化
4.1 偏振光分束器性能参数
4.2 基于定向耦合结构的光子晶体偏振光分束器设计与性能分析
4.2.1 基于定向耦合结构的光子晶体偏振光分束器设计
4.2.2 基于定向耦合结构的光子晶体偏振光分束器性能分析与优化
4.3 分叉型光子晶体偏振光分束器设计与性能分析
4.4 基于硅材料的光子晶体偏振分束器的设计与性能分析
4.5 本章小结
第五章 光子晶体偏振分束器的应用
5.1 基于定向耦合结构的光子晶体偏振光分束器在集成光学中的应用
5.2 基于定向耦合结构的光子晶体偏振光分束器在光传输系统中的应用
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]轨道角动量态复用通信研究[J]. 赵生妹,蒋欣成,巩龙延,程维文,郑宝玉. 南京邮电大学学报(自然科学版). 2015(06)
[2]复式晶格光子晶体多波长THz光开关[J]. 刘佳,陈鹤鸣. 光通信研究. 2015(03)
[3]二维光子晶体偏振滤波分束器的设计与优化[J]. 王晨歌,张彩妮,陈侃,黄腾超,舒晓武,刘承. 光子学报. 2014(12)
[4]三波长光子晶体波分复用器的研究[J]. 庄煜阳,陈鹤鸣. 光通信研究. 2013(06)
[5]一种高效光子晶体偏振光分束器[J]. 周飞,费宏明,陈智辉,刘欣,杨毅彪. 激光与光电子学进展. 2013(06)
[6]轨道角动量复用技术[J]. 黄铭,毛福春,曾佳,曹慧露,冯云. 中国无线电. 2013(05)
[7]烽火通信全力推动100G规模部署[J]. 通信世界. 2013(11)
[8]纳米集成电路大生产中新工艺技术现状及发展趋势[J]. 吴汉明,吴关平,吴金刚,黄河,俞少峰,李序武,卜伟海. 中国科学:信息科学. 2012(12)
[9]偏振复用光纤通信系统色散均衡器及算法的研究[J]. 曾祥烨,刘剑飞,赵启大. 光学学报. 2012(02)
[10]二维光子晶体四波长波分复用器的设计和优化[J]. 吴晓阳,梁培,董前民,王乐. 激光与光电子学进展. 2011(12)
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]光轨道角动量模分复用技术在光通信中的应用[D]. 张基彪.电子科技大学 2016
[2]用于光纤模分复用的光纤模式变换和模分复用技术研究[D]. 高松.北京交通大学 2014
[3]高效波长与偏振光分束器的设计与研究[D]. 张旋.南昌大学 2012
[4]高效光子晶体光分束器的设计与研究[D]. 郭浩.南昌大学 2011
本文编号：3499723
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