柱矢量光束在环形光纤中的传输研究

论文摘要

近几年来,随着5G移动通信、高清视屏、云计算、物联网等新兴技术的出现和迅猛发展,使得以数据中心和城域网为代表的中短距离光通信面临着巨大的数据容量压力,通信系统的容量阈值被不断提升,对于通信速度和质量的要求也越来越高。为了增加现有单模光纤通信系统的容量,各类以光的不同纬度作为信道的复用技术被相继提出以满足今后的带宽需求。但以单模光纤作为单信道通信的系统本身是存在香农极限的,为了满足今后光纤通信系统与日俱增的带宽需求,新型的光纤复用技术及其对应的大容量传输光纤被进一步挖掘以缓解数据容量的危机。偏振奇点的柱矢量光束(CVB)是奇点光束的一种,光强分布为环状。与线偏振LP模类似,CVB同样可以作为载波,为模分复用(MDM)提供新的复用维度。所能复用的CVB模式数量与复用所能提升的带宽倍数成正比,同时模式之间的折射率差与复用时模式之间串扰的大小乘反比。为了同时兼顾传输容量和传输稳定性两个要素,我们需要选取高折射率区与CVB光束一致的环形光纤(RCF)来做传输实验。为了高效匹配CVB与RCF,本论文提出一种光束整形的方法来用于耦合。本论文主要研究内容和成果如下:(1)在理论上系统的模拟了RCF的几何尺寸、材料折射率等参数对支持的CVB模式数目的影响。对其中3根特定参数的RCF做了着重分析,展示了这3根光纤中所支持的CVB模式的场强、电场线分布,研究了各个CVB模式之间的折射率差的变化由此给定了高阶和低阶模式的截止条件,并根据模式复用通信的需求设计了最多支持4个模组,16个不同偏振分布CVB的RCF。(2)在实验上完成了高阶CVB在3根特定RCF中的传输。首先演示了普通CVB在RCF耦合系统中的实验效果,为了提高耦合效率,选用锥镜相位的压缩效果,对入射光斑进行模式整形,并分别使用数字微镜器件(DMD)以及液晶空间光调制器(SLM)演示整形效果,对比耦合效率,分析系统优劣。完成了3根RCF总共8个CVB模式(最低2阶,最高7阶)的稳定传输,实现了高阶CVB从自由空间到RCF中的高效耦合。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吴震天

导师: 雷霆

关键词: 柱矢量光束,模分复用,环形光纤,数字微反射镜,空间光调制器

来源: 深圳大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,电信技术

单位: 深圳大学

分类号: O43;TN818

DOI: 10.27321/d.cnki.gszdu.2019.000421

总页数: 53

文件大小: 3654k

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