軌道角動量（Orbital Angular Momentum,OAM）復用技術(shù)為自由空間光通信提供了新的復用形式,可用于提高通信系統(tǒng)的信道容量。研究攜帶OAM的渦旋光束的產(chǎn)生及傳輸屬于OAM復用通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題。在眾多產(chǎn)生方法中利用光纖產(chǎn)生的渦旋光束具有較高的相位純度。設(shè)計能夠產(chǎn)生多種OAM模式并支持其傳輸?shù)墓饫w尤為重要。本文在環(huán)形光子晶體光纖（Photonic Crystal Fiber,PCF）的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化改進,得到了一種可生成并支持多種OAM模式的光纖結(jié)構(gòu),并對其光纖的性能進行了研究與分析。具體的工作如下:1.光纖中模式理論公式推導。求解了光纖中的矢量模解以及標量模解,數(shù)值仿真分析了矢量模式與標量模式的光強和偏振分布,并研究了矢量模式與光纖中OAM模式間的關(guān)系,為光纖結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進提供理論依據(jù)。2.光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計。對圓形空氣孔包層的PCF進行了優(yōu)化改進,在光纖包層引入了矩形空氣孔。通過分析光纖參數(shù)對OAM模式數(shù)目以及模式的有效折射率差等的影響,得到了一種可生成并支持多種OAM模式的PCF。3.光纖特性分析。對PCF進行模擬仿真得到了矢量模式的有效折射率差,并研究了模式的歸一... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

Yue 等人提出的光纖結(jié)構(gòu)[

緒論510個OAM模式的傳輸，同時更符合渦旋光束光強呈環(huán)形分布的特點，該光纖結(jié)構(gòu)有利于降低串擾，同時提高解復用效率。2012年，Wong等人[47]通過將光子晶體光纖進行螺旋扭轉(zhuǎn)，從而激發(fā)產(chǎn)生更多的OAM模式，該結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。光纖中的模式數(shù)目與PCF的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，生成的OAM模式數(shù)目豐富。圖1-1Yue等人提出的光纖結(jié)構(gòu)[45]圖1-2Wong等人提出的結(jié)構(gòu)圖[47]Fig.1-1ThefiberstructureproposedbyYue[45]Fig.1-2ThefiberstructureproposedbyWong[47]2015年，Hu等人[48]將已有的環(huán)形光子晶體光纖結(jié)構(gòu)中最內(nèi)環(huán)的空氣圓孔去掉，得到了改進的新型光子晶體光纖結(jié)構(gòu)，分析了模式強度分布、限制損耗和色散等性能，結(jié)果證明該光纖可容納10個軌道角動量模式，同時具有寬帶寬、低損耗的優(yōu)良特性。2016年，Zhang等人[49]提出了一種在1.25m到1.81m的波長范圍內(nèi)可支持14個軌道角動量模式的光子晶體光纖，可產(chǎn)生的OAM模式的拓撲荷數(shù)最高為4，該光纖結(jié)構(gòu)的色散分布更為平坦，并且具有較低的限制損耗，可以通過進一步優(yōu)化光纖參數(shù)，獲得更優(yōu)良的OAM模式傳輸特性。2016年，Tian等人[50]在圖1-3(a)已有的環(huán)形光子晶體光纖的基礎(chǔ)上，去掉了最內(nèi)層的空氣孔，并在光纖中心處增加了一個空氣芯，同時去掉第二個環(huán)，設(shè)計了一種如圖1-3(b)所示的光子晶體光纖。該光纖可容納26個OAM模式，同時各模式具有平坦的色散分布，并且具有較小的限制損耗。圖1-3Tian提出的結(jié)構(gòu)[50]Fig.1-3ThefiberstructureproposedbyZhang[50]

Tian提出的結(jié)構(gòu)[50]


本文編號：3379980