本文關鍵詞：基于高斯光束的階躍型多模光纖的模式激勵的研究

  更多相關文章： 模式激勵 功率耦合系數(shù) 階躍光纖 高斯光束 全光積分器

【摘要】：在局域網(wǎng)、光信息處理、光纖傳感等領域中,都會涉及到光纖模式激勵的問題。尤其是隨著光信息處理技術的快速發(fā)展,基于光纖模式色散的光信息處理技術也開始得到了關注,但是如何準確地激勵出滿足條件的模式一直限制著其應用。功率耦合系數(shù)是研究模式激勵問題的重要定量參數(shù)。對于漸變多模光纖模式激勵的功率耦合系數(shù)的研究比較成熟,而且已經有解析解；但是關于階躍多模光纖模式激勵的功率耦合系數(shù)卻沒有完善的解析解。然而基于模式色散的光信息處理需要采用階躍光纖來引入較大的模式色散,所以對階躍光纖的模式激勵問題的研究有重要的意義。本文的主要工作內容為：(1)首先基于功率耦合系數(shù),對多模光纖和高斯光束的模式場進行理論析,并對特定參數(shù)的多模光纖的模式場和傳輸常數(shù)進行了matlab仿真,為后面的研究奠定了基礎。(2)其次利用matlab對階躍光纖模式激勵的功率耦合系數(shù)進行數(shù)值仿真,討論不同激勵條件(例如偏移光束、傾斜光束、改變光束束腰半徑、改變光束的波前曲面半徑)對光纖中各模式的激勵情況的影響。然后與漸變光纖的模式激勵情況做定量的對比,結果表明了數(shù)值仿真方法的正確性。(3)最后討論了模式激勵在光信息處理中的一個重要應用方面——基于模式色散的全光積分器,通過數(shù)值仿真和實驗對基于模式色散的全光積分器進行了研究。提出了利用一維展寬傾斜入射的方式來研制全光積分器的方法,而且選用了較大面積的高速光電探測器來接收多模光纖的輸出光束,最后得到了較高效的基于模式色散的全光積分器,利用50m的多模光纖實現(xiàn)了時間窗口約為1.5ns的全光積分器。同時使用該積分器對光信號進行了積分實驗,表明該方法具有很好的靈活性,易于調試和控制。與基于單模光纖群速度色散的積分器相比,所用的光纖長度短,且積分時間窗口與光源波長和帶寬具有很小的相關性。
【關鍵詞】：模式激勵 功率耦合系數(shù) 階躍光纖 高斯光束 全光積分器
【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
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-16
• 1.1 模式激勵的研究背景及意義11
• 1.2 模式激勵的應用11-12
• 1.3 模式激勵的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4 本文的選題目的及主要工作14-16
• 2 基于高斯光束的多模光纖的模式激勵的基本理論16-33
• 2.1 多模光纖的模式理論16-23
• 2.1.1 階躍型光纖的模式場16-22
• 2.1.2 漸變型多模光纖的模式理論22-23
• 2.2 高斯光束的基本理論23-31
• 2.2.1 高斯光束23-26
• 2.2.2 高斯光束經過薄透鏡變換26-27
• 2.2.3 柱面鏡27-30
• 2.2.4 橢圓高斯光束30-31
• 2.3 功率耦合系數(shù)31-32
• 2.4 本章小結32-33
• 3 基于高斯光束的多模光纖的模式激勵的仿真研究33-50
• 3.1 漸變型多模光纖的功率耦合系數(shù)的解析解33-35
• 3.1.1 功率耦合系數(shù)的推導過程33-34
• 3.1.2 功率耦合系數(shù)和高斯光束束腰半徑的關系34
• 3.1.3 功率耦合系數(shù)和高斯光束偏移量的關系34-35
• 3.2 階躍型多模光纖的功率耦合系數(shù)的數(shù)值解35-49
• 3.2.1 功率耦合系數(shù)的數(shù)值仿真求解過程36-38
• 3.2.2 功率耦合系數(shù)和高斯光束束腰半徑的關系38-40
• 3.2.3 波前曲面半徑和功率耦合系數(shù)的關系40-41
• 3.2.4 偏移和功率耦合系數(shù)的關系41-44
• 3.2.5 傾斜和功率耦合系數(shù)的關系44-46
• 3.2.6 功率守恒46-49
• 3.3 本章小結49-50
• 4 基于階躍型多模光纖的模式激勵的應用——全光積分器50-70
• 4.1 全光積分器的基本理論和研究現(xiàn)狀50-52
• 4.1.1 全光積分器的基本理論50-51
• 4.1.2 全光積分器的研究現(xiàn)狀51-52
• 4.2 基于單模光纖群速度色散的超快光子強度積分器52-56
• 4.2.1 理論基礎52-54
• 4.2.2 實驗研究54-56
• 4.2.3 超快光子積分器的優(yōu)缺點56
• 4.3 基于多模光纖模式色散的積分器56-69
• 4.3.1 一種基于模式色散的全光積分器57-59
• 4.3.2 階躍型光纖的模式色散59-62
• 4.3.3 不同入射角度下橢圓高斯光束的模式激勵仿真62-63
• 4.3.4 實驗研究63-68
• 4.3.5 基于多模光纖模式色散的積分器的優(yōu)點68-69
• 4.4 本章小結69-70
• 5 結論與展望70-72
• 5.1 本文的主要工作和結論70-71
• 5.2 工作展望71-72
• 參考文獻72-75
• 作者簡歷及攻讀碩士/博士學位期間取得的研究成果75-77
• 學位論文數(shù)據(jù)集77

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