本文關(guān)鍵詞：基于高斯光束的階躍型多模光纖的模式激勵(lì)的研究

  更多相關(guān)文章： 模式激勵(lì) 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(lǐng)域中,都會(huì)涉及到光纖模式激勵(lì)的問(wèn)題。尤其是隨著光信息處理技術(shù)的快速發(fā)展,基于光纖模式色散的光信息處理技術(shù)也開(kāi)始得到了關(guān)注,但是如何準(zhǔn)確地激勵(lì)出滿足條件的模式一直限制著其應(yīng)用。功率耦合系數(shù)是研究模式激勵(lì)問(wèn)題的重要定量參數(shù)。對(duì)于漸變多模光纖模式激勵(lì)的功率耦合系數(shù)的研究比較成熟,而且已經(jīng)有解析解；但是關(guān)于階躍多模光纖模式激勵(lì)的功率耦合系數(shù)卻沒(méi)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(lái)引入較大的模式色散,所以對(duì)階躍光纖的模式激勵(lì)問(wèn)題的研究有重要的意義。本文的主要工作內(nèi)容為：(1)首先基于功率耦合系數(shù),對(duì)多模光纖和高斯光束的模式場(chǎng)進(jìn)行理論析,并對(duì)特定參數(shù)的多模光纖的模式場(chǎng)和傳輸常數(shù)進(jìn)行了matlab仿真,為后面的研究奠定了基礎(chǔ)。(2)其次利用matlab對(duì)階躍光纖模式激勵(lì)的功率耦合系數(shù)進(jìn)行數(shù)值仿真,討論不同激勵(lì)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(duì)光纖中各模式的激勵(lì)情況的影響。然后與漸變光纖的模式激勵(lì)情況做定量的對(duì)比,結(jié)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(lì)在光信息處理中的一個(gè)重要應(yīng)用方面——基于模式色散的全光積分器,通過(guò)數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)對(duì)基于模式色散的全光積分器進(jìn)行了研究。提出了利用一維展寬傾斜入射的方式來(lái)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(cè)器來(lái)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(shí)現(xiàn)了時(shí)間窗口約為1.5ns的全光積分器。同時(shí)使用該積分器對(duì)光信號(hào)進(jìn)行了積分實(shí)驗(yàn),表明該方法具有很好的靈活性,易于調(diào)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(zhǎng)度短,且積分時(shí)間窗口與光源波長(zhǎng)和帶寬具有很小的相關(guān)性。
【關(guān)鍵詞】：模式激勵(lì) 功率耦合系數(shù) 階躍光纖 高斯光束 全光積分器
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN253
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-16
• 1.1 模式激勵(lì)的研究背景及意義11
• 1.2 模式激勵(lì)的應(yīng)用11-12
• 1.3 模式激勵(lì)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(lì)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(chǎng)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(jīng)過(guò)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(jié)32-33
• 3 基于高斯光束的多模光纖的模式激勵(lì)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(dǎo)過(guò)程33-34
• 3.1.2 功率耦合系數(shù)和高斯光束束腰半徑的關(guān)系34
• 3.1.3 功率耦合系數(shù)和高斯光束偏移量的關(guān)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(guò)程36-38
• 3.2.2 功率耦合系數(shù)和高斯光束束腰半徑的關(guān)系38-40
• 3.2.3 波前曲面半徑和功率耦合系數(shù)的關(guān)系40-41
• 3.2.4 偏移和功率耦合系數(shù)的關(guān)系41-44
• 3.2.5 傾斜和功率耦合系數(shù)的關(guān)系44-46
• 3.2.6 功率守恒46-49
• 3.3 本章小結(jié)49-50
• 4 基于階躍型多模光纖的模式激勵(lì)的應(yīng)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(qiáng)度積分器52-56
• 4.2.1 理論基礎(chǔ)52-54
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)研究54-56
• 4.2.3 超快光子積分器的優(yōu)缺點(diǎn)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(lì)仿真62-63
• 4.3.4 實(shí)驗(yàn)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(diǎn)68-69
• 4.4 本章小結(jié)69-70
• 5 結(jié)論與展望70-72
• 5.1 本文的主要工作和結(jié)論70-71
• 5.2 工作展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-75
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士/博士學(xué)位期間取得的研究成果75-77
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集77

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