基于弱导耦合理论的光波定向耦合器研究

论文摘要

随着光纤通信技术的不断发展,各种光纤通信器件被人们不断的研究出来,其中光纤定向耦合器是一种具有定向传输特性的无源器件,用于信号的传输、隔离、分配和混合,在光纤通信、雷达探测等领域应用十分广泛。定向耦合器根据传输线种类和设计结构的不同,耦合原理也不同。光纤定向耦合器是光纤通信系统中最常见的,也是十分关键的器件。光纤定向耦合器即是以光纤为波导、采用平行耦合方式的定向耦合器。本文首先以2×2光纤定向耦合器为研究对象,初步了解了定向耦合器的相关知识,详细讨论了光纤中场的传输模式理论和弱耦合理论。然后建立2×2光纤定向耦合器的仿真模型,借助R-soft软件进行仿真,分别从光纤的横截面积、光纤的相对长度和光纤纤芯间距三个参数来分析光纤的耦合效率。接着,从耦合模方程出发讨论了长周期光纤光栅中纤芯基模与同向传输的包层模之间的相互耦合。借助R-soft软件进行仿真,分别探讨了光纤的有效折射率、光栅周期对耦合效率的影响,经过不断的仿真测试,实现了设计结果。本文主要研究内容如下:1.基于光纤模式理论,深入研究了光纤中的电磁场模式,进而研究了导模截止条件与单模传输条件。2.把非规则波导视为由一个规则波导,受到几何形状或折射率等的扰动而得到的结构近似的波导,采用将实际波导的传输场按规则波导的完备的正交模式展开的方法进行分析。进而,探讨了由两根平行光纤构成的定向耦合器的模式耦合机理。3.基于仿真软件R-soft仿真研究了定向耦合器波导横截面积、波导相对长度和波导间的距离对耦合效率的影响,并对仿真结果进行了分析。4.基于仿真软件R-soft仿真研究了长周期光纤光栅中纤芯基模和同向包层模之间的相互耦合,并讨论了有效折射率、光栅周期对耦合效率的影响。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 汪慧

导师: 廖同庆

关键词: 光纤,定向耦合器,模式耦合理论

来源: 安徽大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学,无线电电子学

单位: 安徽大学

分类号: TN622;TN253

DOI: 10.26917/d.cnki.ganhu.2019.000098

总页数: 58

文件大小: 4653K

下载量: 72

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