【摘要】：在模分復(fù)用光通信系統(tǒng)中,模式轉(zhuǎn)換是構(gòu)建模分復(fù)用系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。本論文借助光子晶體光纖獨(dú)特的光學(xué)特性及靈活的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn),提出了基于非對稱雙芯光子晶體的模式選擇性耦合轉(zhuǎn)換器,并且利用模式耦合理論以及光束傳播法,分析討論了該模式選擇性耦合轉(zhuǎn)換器中基模與高階模的轉(zhuǎn)換、相關(guān)獨(dú)特帶寬特性及制作工藝產(chǎn)生的誤差。本論文的主要研究內(nèi)容可以分為以下幾方面:1.提出了一種基于混合雙芯光子晶體的模式選擇性耦合轉(zhuǎn)換器。本文研究表明,選擇適當(dāng)?shù)墓庾泳w光纖結(jié)構(gòu)參量,模式選擇性壀合器可以在波長為1550nm時(shí),實(shí)現(xiàn)基模向更多高階模式的轉(zhuǎn)換,并且耦合轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了95%以上,從而大大提高光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量,滿足了網(wǎng)絡(luò)流量的快速增加對傳輸容量的需求。2.研究了該模式選擇性耦合器中包層摻鍺率的合理性,通過對非對稱雙芯光子晶體光纖結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理調(diào)整,可以顯著降低此非對稱光子晶體光纖右側(cè)纖芯包層的折射率,其低摻雜率為工程應(yīng)用提供了有效的參考。3.多方面論證了該非對稱雙芯結(jié)構(gòu)的多模式選擇性耦合器中纖芯之間的介質(zhì)孔大小、填充折射率位置等因素對波長帶寬特性的重要影響,通過改變其中一個(gè)或幾個(gè)因素,能夠得到較為獨(dú)特的波長帶寬特性。研究表明該耦合轉(zhuǎn)換器所能實(shí)現(xiàn)的最小帶寬可達(dá)2nm,窄帶寬的模式耦合器可以濾除特定的波長實(shí)現(xiàn)窄帶濾波的效果。4.探討了工藝誤差對該混合光子晶體光纖模式轉(zhuǎn)換器性能方面的影響,所得結(jié)論將為光纖制作和誤差控制范圍提供參考依據(jù),同時(shí),可以加快新型光纖以及相關(guān)模分復(fù)用系統(tǒng)的實(shí)用化進(jìn)程,進(jìn)一步促進(jìn)光纖通信容量的提升。
【圖文】：

逑空分復(fù)用是期望通過借助空間維度提升通信容量的一種復(fù)用技術(shù)，可以運(yùn)用逡逑于光纖通信。在光纖通信系統(tǒng)中，按照圖１－１傳輸光纖的不同，空分復(fù)用技術(shù)主逡逑要可被分為兩種類型：一類是依靠多芯光纖的多路傳輸技術(shù)［１１］，另一類是基于多逡逑模或少模光纖的模分復(fù)用［１２－０。其中，基于少模光纖的模分復(fù)用技術(shù)獲得了科研逡逑者的廣泛關(guān)注，成為光通信領(lǐng)域中重要的研宄方向。逡逑（ａ）邐（ｂ）邐（ｃ）邐（ｄ）逡逑圖１－１空分復(fù)用中光纖類型：（ａ）普通多芯光纖，（ｂ）少模光纖，（ｃ）多模光纖，（ｄ）逡逑各纖芯支持少模的多芯光纖逡逑模分復(fù)用是空分復(fù)用的一種實(shí)現(xiàn)方法［１４］。在模分復(fù)用系統(tǒng)中，一般是基于少逡逑�；蚨嗄９饫w，借助不同模式傳送信息，所以能夠極大提升光纖的傳輸容量。成逡逑本低廉、系統(tǒng)簡單等優(yōu)點(diǎn)使得模分復(fù)用成為光通信領(lǐng)域的研宄熱點(diǎn)，面對可預(yù)見逡逑的通信容量危機(jī)

光子晶體光纖是一種新型光纖［１９＿２（）］，一般也被認(rèn)為是多孔光纖（ＨＦ：邋Ｈｏｌｅｙ逡逑Ｆｉｂｅｒ），其基于光子晶體理論所產(chǎn)生。第一根光子晶體光纖是在１９９６年由Ｒｕｓｓｅｌｌ逡逑等人所提出Ｐ１］，圖１－２為各類光子晶體光纖結(jié)構(gòu)示意圖。逡逑＿媝逡逑圖１－２各類光子晶體光纖圖示逡逑光子晶體光纖通常由纖芯、包層和折射率均勻的基底一同組成。其中，包層逡逑是由空氣孔構(gòu)成，這些空氣孔按一定規(guī)律或隨機(jī)排列，，基底一般為二氧化硅材料，逡逑纖芯由空氣孔包層圍成。光子晶體光纖的纖芯折射率通常來說和基底的折射率是逡逑一致的，但也可以結(jié)合具體實(shí)際應(yīng)用的需求對其重新設(shè)定，纖芯的結(jié)構(gòu)和空氣孔逡逑的尺寸、分布、孔間距等物理參數(shù)在一定程度上都會(huì)影響其傳輸特性。逡逑光子晶體光纖起初被運(yùn)用于通信領(lǐng)域時(shí)，研宄人員設(shè)計(jì)了多種具有不同結(jié)構(gòu)逡逑和特性的光學(xué)器件，諸如常見的模分復(fù)用器、窄帶濾波器、光信號轉(zhuǎn)換器、放大逡逑器等，模式的獨(dú)特控制方式和導(dǎo)波模式受到了研究界的廣泛關(guān)注。與普通光纖比逡逑較，光子晶體光纖在某些方面有著天然的優(yōu)勢，例如，結(jié)構(gòu)小巧便于集成，良好逡逑３逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN253

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本文編號：2626204