偏振保持少模光纤研究

论文摘要

近年来随着互联网、人工智能等技术的飞速发展,全世界的网络带宽和数据中心对网络容量的需求呈现出爆炸般的增长,然而现有的单模光纤通信系统远不能满足快速发展的信息社会对网络容量的需求。针对此问题,研究人员提出了基于多芯光纤或少模光纤的空分复用技术。在空分复用光纤中,偏振保持少模光纤（保偏少模光纤）具有非线性效应弱、可实现无多输入多输出数字信号处理设备的近距离传输等优势。所以设计分析新型保偏少模光纤具有十分重要的意义。本论文研究了保偏少模光纤的相关理论,提出三种新型结构的保偏少模光纤,主要工作有:1.对保偏少模光纤进行理论研究,分析其模式特性、波导特性和保偏实现原理,包括模场强度的分布情况、模式的群速度色散、光纤的有效面积和拼接损耗等。2.研究矩形芯少模光纤的传输特性,基于应力致偏原理设计实现矩形芯保偏少模光纤,并分析新型光纤的的模式特性、波导特性和传输性能。研究证明该光纤可支持至少8个模式的有效分离,具备大的有效面积,能增大有效分离模式的传播距离,可用于数据中心互连和光接入网等短距离应用场景。3.分析几何致偏型保偏少模光纤的实现原理,基于矩形纤芯设计并实现环芯矩形保偏少模光纤。研究发现该光纤可支持10个模式的有效分离,对纤芯内部偏振模式的利用率达到100%,在C+L波段上所有模式的群速度色散数值处于适用于近距离传输的范围内,具备成为未来空分复用光纤通信系统传输介质的潜力。4.探究空气孔对保偏少模光纤的影响,完成空气孔—环芯矩形保偏少模光纤的设计。数值分析的结果表明,引入空气孔的环芯矩形保偏少模光纤可以有效增大偏振模式之间的有效折射率差,并且在提高纤芯折射率后,光纤可支持14个偏振模式有效分离,进一步提高光纤的传输容量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 少模光纤概述
•     1.2.1 偏振保持少模光纤的国内外研究现状
•   1.3 本论文的创新点
•   1.4 本论文的主要内容
• 第二章 少模光纤/保偏光纤的波导特性
•   2.1 引言
•   2.2 少模光纤理论基础
•     2.2.1 少模光纤的模式特性
•     2.2.2 模式波导特性
•   2.3 偏振保持光纤实现的理论基础
•   2.4 全矢量有限元法介绍
•   2.5 本章小结
• 第三章 矩形芯应力保偏少模光纤的研究
•   3.1 引言
•   3.2 矩形芯光纤的分析
•     3.2.1 矩形芯光纤结构特征研究
•     3.2.2 包层大小对矩形芯光纤影响的研究
•   3.3 矩形芯应力保偏少模光纤的实现
•     3.3.1 应力区对保偏效果的研究
•     3.3.2 矩形芯应力保偏少模光纤模式特征
•     3.3.3 矩形芯应力保偏少模光纤的性能
•   3.4 本章小结
• 第四章 环芯矩形保偏少模光纤的研究
•   4.1 引言
•   4.2 环芯矩形保偏少模光纤的实现
•     4.2.1 纤芯参数对保偏效果的研究
•     4.2.2 环芯矩形保偏少模光纤模式特征
•   4.3 空气孔—环芯矩形保偏少模光纤的实现
•     4.3.1 空气孔—环芯矩形保偏少模光纤的实现
•     4.3.2 空气孔对保偏效果的影响
•     4.3.3 空气孔—环芯矩形保偏少模光纤模式特征和传输性能
•   4.4 本章小结
• 第五章 总结
•   5.1 本论文主要研究成果
•   5.2 下一步工作计划
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间取得的研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王子豪

导师: 高立

关键词: 空分复用技术,保偏少模光纤,矩形芯应力保偏少模光纤,环芯矩形保偏少模光纤

来源: 北京邮电大学

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: 北京邮电大学

基金: 实验室国家重点基础研究发展规划(973)项目,国家自然科学基金项目

分类号: TN253

总页数: 54

文件大小: 5654K

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