【摘要】：在模分復用光通信系統(tǒng)中,模式轉(zhuǎn)換是構(gòu)建模分復用系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。本論文借助光子晶體光纖獨特的光學特性及靈活的設(shè)計結(jié)構(gòu)等優(yōu)點,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?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,實現(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,通過改變其中一個或幾個因素,能夠得到較為獨特的波長帶寬特性。研究表明該耦合轉(zhuǎn)換器所能實現(xiàn)的最小帶寬可達2nm,窄帶寬的模式耦合器可以濾除特定的波長實現(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,可以加快新型光纖以及相關(guān)模分復用系統(tǒng)的實用化進程,進一步促進光纖通信容量的提升。
【圖文】：

逑空分復用是期望通過借助空間維度提升通信容量的一種復用技術(shù)，可以運用逡逑于光纖通信。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用［１２－０。其中，基于少模光纖的模分復用技術(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用是空分復用的一種實現(xiàn)方法［１４］。在模分復用系統(tǒng)中，一般是基于少逡逑模或多模光纖，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)點使得模分復用成為光通信領(lǐng)域的研宄熱點，面對可預見逡逑的通信容量危機

光子晶體光纖是一種新型光纖［１９＿２（）］，一般也被認為是多孔光纖（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)合具體實際應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)在一定程度上都會影響其傳輸特性。逡逑光子晶體光纖起初被運用于通信領(lǐng)域時，研宄人員設(shè)計了多種具有不同結(jié)構(gòu)逡逑和特性的光學器件，諸如常見的模分復用器、窄帶濾波器、光信號轉(zhuǎn)換器、放大逡逑器等，模式的獨特控制方式和導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
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN253

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本文編號：2626204