【摘要】：在當前高速發(fā)展的信息化時代,人們對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被限制在100 Tbps。為此,各大研究機構(gòu)紛紛提出不同方案來使光通信系統(tǒng)的傳輸容量得到進一步提升。其中,模分復用技術(shù)作為一種能夠提高光通信容量的可靠性技術(shù)成為當前的研究熱點。利用少模光纖作為傳輸介質(zhì),有效地結(jié)合模分復用、波分復用以及偏振復用技術(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用技術(shù)實現(xiàn)的核心器件在模分復用系統(tǒng)中必不可少,如模式轉(zhuǎn)換器、模式復用/解復用器及模式開關(guān)等,這些器件主要基于塊狀光學、光纖及光波導實現(xiàn),由于波導材料選擇的靈活性和波導器件緊湊的結(jié)構(gòu),波導技術(shù)可以實現(xiàn)更強大的模式控制器件。但在光波導器件封裝時,不可避免地會出現(xiàn)光纖到波導的對接,所以少模光纖與波導之間耦合特性的分析對模分復用系統(tǒng)的實現(xiàn)至關(guān)重要。本文主要研究了光纖與波導之間存在橫向、縱向及角向偏移時,少模光纖與波導中前6個線偏振模之間的耦合及串擾特性。工作內(nèi)容如下:首先,從電磁場基本理論出發(fā),結(jié)合麥克斯韋方程及光纖與波導的邊界條件,對光纖和波導中的模式進行了分析,證明了模分復用技術(shù)的理論基礎—模式的正交性,并對光纖與光波導對接耦合時模式的耦合效率公式進行了推導。其次,分析了不同形狀少模光纖與波導中前6個線偏振模的場分布,確定了圓芯光纖與方形芯波導中的前6個線偏振模與橫電模、橫磁模和混合模式之間的量化關(guān)系;通過分析完美對接情況下光纖與光波導的耦合情況以及橢圓光纖與矩形波導中前6個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的參數(shù)。最后,分別分析了光纖與波導在橫向、縱向及角向偏移下的耦合理論,并通過大量計算得到少模光纖與波導在橫向、縱向及角向偏移下的耦合特性,并進行了分析。對少模光纖與光波導對接耦合時的對準容差范圍有個大致評估,使前6個線偏振模耦合效率高于90%,串擾小于-20 dB,并分析了計算結(jié)果的寬帶特性。根據(jù)本文結(jié)果可以更加合理地設計模分復用系統(tǒng)中的器件。
【圖文】：

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

圖 1-3 空間模式復用器結(jié)構(gòu)示意圖[10]15 年，日本 NTT 接入網(wǎng)服務系統(tǒng)實驗室的 N. Hanzawa 等人利用有法及絕熱模式轉(zhuǎn)換原理實現(xiàn)了基于平面光波導的 6 個模式多路復用所示。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的
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN25

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 劉普生;王建東;劉義東;;角譜理論的近似公式[J];西南大學學報(自然科學版);2014年09期

2 黃尚廉，，石文江，饒云江;單模光纖連接損耗研究[J];光子學報;1994年02期

3 馮克成;;單模光纖與Ti擴散LiNbO_3條波導耦合技術(shù)的研究[J];長春光學精密機械學院學報;1993年03期

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 張夢若;基于馬赫曾德爾干涉儀的鈮酸鋰電光模式轉(zhuǎn)換器研究[D];電子科技大學;2016年

本文編號：2652520