基于泄漏模波导的模式分辨器

论文摘要

随着互联网的发展,人们对信息的传输容量及速度的要求越来越高,以光纤为代表的光波导也成为了信息传输的主要载体,人们将光的频率、偏振、空间模态分布等信息编码为各式各样的信道信息,通过光波导来进行信号传输。其中提取分辨空间模态分布,优化模式分辨效率具有十分重要的意义。已经存在的可以实现模式分辨最常用的方法有基于终端切割探测的模式分辨技术和基于模式复用的模式分辨技术,但第一种技术会切断光的传输,第二种技术则会减少光能量,使得原有模式无法保持。我们利用泄漏模波导自身能量泄漏的特点设计出的模式分辨器可以同时解决上述问题。本文第二章从有限元研究背景和求解电磁场的算法原理出发,重点介绍了二维求解域上的有限元问题的具体求解步骤,并基于COMSOL软件,使用有限元法模拟出了泄漏模式的模场。第三章通过类比双层束缚模波导本征模式求解方法利用MATLAB软件推导出了w型泄漏模波导模式本征解,并证明了解析解与仿真解的一致性。再根据w型泄漏模波导的泄漏模式特点设计了一款由一个泄漏模波导,两个束缚模波导以及探测器阵列组成的模式分辨器。对于具有不同传播常数的泄漏模式来说,可以用探测器检测相关泄漏角完成模式分辨;对于具有相同传播常数的简并模式来说,可以利用探测器检测泄漏光的能量分布完成模式分辨。该器件可以实现在不破坏初始信号完整性的情况下对光波导中的模态信号进行在线提取和准确分析,这将对光通信未来的发展具有十分重要的推动意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 泄漏模波导研究背景
•   1.2 模式分辨器研究背景
•   1.3 本论文主要工作安排
• 2 有限元电磁场仿真
•   2.1 有限元法简介
•   2.2 有限元算法原理
•   2.3 电磁场仿真
•   2.4 本章小结
• 3 器件设计
•   3.1 波导模式分析
•   3.2 模式分辨器
•   3.3 偏振模式分辨器
•   3.4 本章小结
• 4 总结
•   4.1 工作总结
•   4.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间发表论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘嘉玲

导师: 徐竞

关键词: 模式分辨器,泄漏模波导,有限元

来源: 华中科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 华中科技大学

分类号: TN25

总页数: 56

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