【摘要】：在當(dāng)前高速發(fā)展的信息化時(shí)代,人們對(duì)于通信容量的需求量急劇增加。單模光纖傳輸容量由于克爾非線性效應(yīng)被限制在100 Tbps。為此,各大研究機(jī)構(gòu)紛紛提出不同方案來(lái)使光通信系統(tǒng)的傳輸容量得到進(jìn)一步提升。其中,模分復(fù)用技術(shù)作為一種能夠提高光通信容量的可靠性技術(shù)成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。利用少模光纖作為傳輸介質(zhì),有效地結(jié)合模分復(fù)用、波分復(fù)用以及偏振復(fù)用技術(shù)可以顯著地提高系統(tǒng)傳輸容量。另一方面,模式控制器件作為模分復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)的核心器件在模分復(fù)用系統(tǒng)中必不可少,如模式轉(zhuǎn)換器、模式復(fù)用/解復(fù)用器及模式開(kāi)關(guān)等,這些器件主要基于塊狀光學(xué)、光纖及光波導(dǎo)實(shí)現(xiàn),由于波導(dǎo)材料選擇的靈活性和波導(dǎo)器件緊湊的結(jié)構(gòu),波導(dǎo)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的模式控制器件。但在光波導(dǎo)器件封裝時(shí),不可避免地會(huì)出現(xiàn)光纖到波導(dǎo)的對(duì)接,所以少模光纖與波導(dǎo)之間耦合特性的分析對(duì)模分復(fù)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。本文主要研究了光纖與波導(dǎo)之間存在橫向、縱向及角向偏移時(shí),少模光纖與波導(dǎo)中前6個(gè)線偏振模之間的耦合及串?dāng)_特性。工作內(nèi)容如下:首先,從電磁場(chǎng)基本理論出發(fā),結(jié)合麥克斯韋方程及光纖與波導(dǎo)的邊界條件,對(duì)光纖和波導(dǎo)中的模式進(jìn)行了分析,證明了模分復(fù)用技術(shù)的理論基礎(chǔ)—模式的正交性,并對(duì)光纖與光波導(dǎo)對(duì)接耦合時(shí)模式的耦合效率公式進(jìn)行了推導(dǎo)。其次,分析了不同形狀少模光纖與波導(dǎo)中前6個(gè)線偏振模的場(chǎng)分布,確定了圓芯光纖與方形芯波導(dǎo)中的前6個(gè)線偏振模與橫電模、橫磁模和混合模式之間的量化關(guān)系;通過(guò)分析完美對(duì)接情況下光纖與光波導(dǎo)的耦合情況以及橢圓光纖與矩形波導(dǎo)中前6個(gè)線偏振模的有效折射率,確定了本次研究所采用的少模光纖與光波導(dǎo)的參數(shù)。最后,分別分析了光纖與波導(dǎo)在橫向、縱向及角向偏移下的耦合理論,并通過(guò)大量計(jì)算得到少模光纖與波導(dǎo)在橫向、縱向及角向偏移下的耦合特性,并進(jìn)行了分析。對(duì)少模光纖與光波導(dǎo)對(duì)接耦合時(shí)的對(duì)準(zhǔn)容差范圍有個(gè)大致評(píng)估,使前6個(gè)線偏振模耦合效率高于90%,串?dāng)_小于-20 dB,并分析了計(jì)算結(jié)果的寬帶特性。根據(jù)本文結(jié)果可以更加合理地設(shè)計(jì)模分復(fù)用系統(tǒng)中的器件。
【圖文】：

圖 1-2 模分復(fù)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 1-2 為模分復(fù)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，從圖中可以看出，要構(gòu)建一個(gè)模分復(fù)用系統(tǒng)式復(fù)用器(MUX)、模式解復(fù)用器(DMUX)、模式濾波器、模式轉(zhuǎn)換器等模式控是必不可少的。在早期的模分復(fù)用原理驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)組裝光學(xué)平面、

圖 1-3 空間模式復(fù)用器結(jié)構(gòu)示意圖[10]15 年，日本 NTT 接入網(wǎng)服務(wù)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的 N. Hanzawa 等人利用有法及絕熱模式轉(zhuǎn)換原理實(shí)現(xiàn)了基于平面光波導(dǎo)的 6 個(gè)模式多路復(fù)用所示。為了在同一平面內(nèi)激發(fā) LP11b模式，引入了基于平面光波導(dǎo)的
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN25

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2652520