本文關鍵詞：彎曲不敏感少模光纖的優(yōu)化

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【摘要】：隨著光纖通信容量的不斷增加,基于少模光纖的模分復用技術由于其多信道復用,高頻譜效率及低非線性效應成為目前提高光纖通信容量的研究熱點。本文利用微擾法推導得到少模光纖中高階模的彎曲損耗的統(tǒng)一公式,并用有限元法驗證公式的正確性。針對光纖中LP01、LP11、LP21和LP02四個模式,系統(tǒng)研究了階躍型與拋物型折射率分布少模光纖的結構參數(shù)(芯層與下陷層之間的距離、下陷層的寬度、下陷層與包層的折射率差以及纖芯半徑)對其彎曲損耗的影響,并應用粒子群算法,對少模光纖彎曲性能進行了優(yōu)化。研究結果表明：在截止波長(LP31)一定的前提下,彎曲半徑恒定時,少模光纖的結構參數(shù)中隨光纖纖芯半徑的增加,光纖的彎曲損耗逐漸增加；隨芯層與下陷層之間距離的變化,光纖彎曲損耗存在一個最小值點,此最小值點隨光纖模式的增高而逐漸靠近芯層,此最小值點在在光纖優(yōu)化中有重要作用。光纖的彎曲損耗與有效模場面積之間存在相互制約的關系,本文定義PI因子為光纖彎損與有效面積的比值,可以表征光纖的彎曲性能。在截止波長(LP31)一定的前提下,隨光纖纖芯半徑的增加,光纖PI值逐漸增大；當光纖結構固定時,隨工作波長的增加,光纖彎曲性能逐漸降低。最后本文應用粒子群算法,對階躍型少模光纖和拋物線型少模光纖彎曲性能進行優(yōu)化,得到了兩種光纖最優(yōu)化參數(shù)。本文的研究結果對于設計光纖優(yōu)化結構和制造彎曲不敏感少模光纖具有指導意義。
【關鍵詞】：少模光纖 彎曲損耗 粒子群算法 微擾法 有效面積
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN253
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-15
• 1.1 少模光纖研究背景與意義10-11
• 1.2 彎曲不敏感光纖彎曲損耗研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 抗彎曲損耗光纖的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 彎曲損耗的研究方法13
• 1.3 彎曲損耗的優(yōu)化算法13-14
• 1.4 主要工作14-15
• 2 少模光纖的彎曲損耗理論15-27
• 2.1 多層圓均勻光波導15-17
• 2.2 光纖中高階模的彎曲損耗計算17-25
• 2.2.1 彎曲損耗系數(shù)18-24
• 2.2.2 有效面積24
• 2.2.3 性能參數(shù)(PI)24-25
• 2.3 優(yōu)化算法原理25-26
• 2.4 本章小結26-27
• 3 彎曲不敏感少模光纖27-49
• 3.1 微擾法與有限元法對比結果27-30
• 3.1.1 微擾法與有限元法對比原理28-29
• 3.1.2 微擾法與有限元法結果對比分析29-30
• 3.2 光纖參數(shù)對彎曲損耗的影響30-41
• 3.2.1 芯徑、芯層折射率對各階模式彎曲性能的影響30-35
• 3.2.2 芯層與下陷層之間的距離b對各階模式彎曲性能的影響35-39
• 3.2.3 下陷層的寬度c對各階模式彎曲性能的影響39-40
• 3.2.4 下陷層的深度△n_2對各階模式彎曲性能的影響40-41
• 3.3 階躍型少模光纖和拋物線型少模光纖彎曲性能的對比41-47
• 3.3.1 階躍型少模光纖和拋物線型少模光纖彎曲損耗對比42-43
• 3.3.2 階躍型少模光纖和拋物線型少模光纖PI對比43-44
• 3.3.3 少模光纖PI隨纖芯、工作波長的變化規(guī)律44-47
• 3.4 本章小結47-49
• 4 彎曲不敏感少模光纖的優(yōu)化49-60
• 4.1 階躍型少模光纖的彎曲性能的優(yōu)化49-54
• 4.1.1 階躍型少模光纖優(yōu)化結構49-50
• 4.1.2 階躍型少模光纖優(yōu)化結構與同截止波長光纖PI值對比50-54
• 4.2 拋物線型少模光纖的彎曲性能的優(yōu)化54-59
• 4.2.1 拋物線型少模光纖優(yōu)化54-55
• 4.2.2 拋物線型少模光纖優(yōu)化結構與同截止波長光纖PI值對比55-59
• 4.4 本章小結59-60
• 5 結論與展望60-62
• 參考文獻62-66
• 作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果66-68
• 學位論文數(shù)據(jù)集68

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本文編號：1040048