光纤模分复用系统的关键少模波导器件研究

作     者：曹国栋 

作者单位：江苏大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈明阳

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

主      题：光纤通信 少模光纤 模式转换器 模式复用器 模式解复用器 

摘      要：近年来,由于单模光纤传输容量的限制,使得基于少模光纤的通信技术引起了人们广泛的兴趣。采用少模光纤,以不同的模式传输不同的信息的方法,即模分复用技术,可以成倍地提高光纤的传输容量。同时,少模光纤还可以具有更大的纤芯面积,以减少各种复用技术导致的光纤非线性效应。除了在模分复用技术方面的应用之外,少模光纤还可以通过选择性激发高阶模的方法,实现大模场单模传输、色散补偿、超短脉冲传输以及非线性应用等。在模分复用系统中,能够实现模式间转换、将不同的模式复用到少模光纤以及实现少模光纤中模式的解复用等功能的少模光纤器件是决定系统性能的关键因素之一。本文基于绝热耦合原理,设计了一种新型的模式转换器件。该器件可以实现少模光纤中不同模式之间的模场转换、可以通过辅助纤芯将不同的光信号转换为少模光纤中的不同模式,从而实现模分复用;也可以将少模光纤中的模式分别耦合到不同的辅助纤芯并输出,从而实现少模光纤中不同模式信号的分离,即解复用;还可以实现选择性的下载和上传不同的模式信号,并可选择性地滤除少模光纤中的高阶模以及在少模光纤中实现单模传输、实现对简并的高阶模进行分离等功能。在结构上我们除了提出了基于少模光纤的模式转换器之外,我们还提出了一种基于矩形波导的模式转换器,该器件解决了模式简并问题,当光从不同端口输入时,可实现对输入的所有模式进行逐次转换为更高阶模或逐次转换为更低阶模。