文档介绍：南京邮电大学
硕士学位论文
低损耗光子晶体光纤设计及其在DWDM系统中的应用
姓名:杨国锋
申请学位级别:硕士
专业:光学工程
指导教师:陈鹤鸣
20060401
摘要随着信息社会的到来,人们对信息量的需求不断提高,目前大量出现的传输速率在数兆比特每秒的图像通信、高清晰宽带网络电视以及高速局域网⒊怯蛲凸域网等新业务,都促使光纤通信系统向超高速率、超大容量、超长距离的方向发展。密集波分复用技术就是适应这种发展而产生的。在系统中,理想的光纤应该是具有很小的衰减、适当的色散、较大的有效面积、很低的⒗硐氲耐淝匦缘取J导使用的光纤很难同时满足这些要求。人们开始寻求研制新型光纤以取代常规光纤,为进一步增加光网络的容量,提升光网络的性能扫除障碍。本文讨论的光子带隙光纤褪瞧渲械囊恢中滦凸庀恕以其独特的传输特性,彻底解决了光传输时遇到的损耗、色散和非线性问题,近年来引起了人们越来越多的关注。日益成为理论和实验研究的热点。哂卸捞氐募负谓峁梗雍峤孛嫔峡矗包层折射率呈周期性变化,中间抽掉一些空气孔形成缺陷作为纤芯。由于周期性的独特的几何结构使得光子晶体光纤能以独特的机理一一光子带隙效应一一导光。独特的导光机理造就了光子晶体光纤独特的传输特性:可控的波导色散特性、理论上极低的损耗和极低的非线性效应;从而表现出作为光网络传输介质的巨大潜力。由于哂懈丛拥募负谓峁梗绱挪ɡ砺勰岩缘玫骄返慕馕鼋猓荒芡ü捎数值方法进行计算机仿真,对脊馓匦浴⑸⑻匦浴⑺鸷奶匦院头窍咝孕вΦ冉分析研究。本文首先采用频域有限差分法,研究乃鸷奶匦浴J捣治鼋峁表明:选择高填充率的结构、特定的缺陷尺寸和增加包层的层数,都能有效地减小损耗。通过选择特定的结构参数,得到了最低损耗达到痥腜。然后应用语言进行编程,开发出一个用于分析光予晶体光纤的性能特性的软件系统,利用该软件系统可以分析不同结构参数光子晶体光纤的导光特性、损耗和色散特性。最后利用阅芊治鋈砑低成杓屏艘恢志哂械退鸷摹⒌蜕⒑蜕⑵教沟腜,并研究了该光纤在系统中的应用,研究结果表明低损耗的梢韵灾奶岣逥统的传输距离和通信容量。关键词:光子带隙光纤,光子晶体带隙,频域有限差分法,色散,损耗,表面模,非线性南京邮电大学硕士研究生学位论文摘要
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硕士学位论文摘要者:二垫堕级研究生南京邮电大学指导教师睦垡堕工学光学工程光通信与光信息处理杨国锋目:低损耗光子晶体光纤设计及其在系统中的应用光子带隙光纤光子晶体带隙频域有限差分法色散损耗表面模非线性学科、专业:研究方向:作英文题日:题猯主题词::·
第一章绪论光纤技术的发展历史与现状随着人类社会信息化速率的加快,对通信的需求也呈高速发展。由于光纤传输技术的不断发展,在传输领域中光传输已占主导地位。光纤存在巨大的频带资源和优异的传输性能,是实现高速、大容量传输的虽理想的传输媒质。近年来密集波分复用技术、掺铒光纤放大器技术和光时分复用技术不断发展和成熟,光纤通信正向着超高速、超大容量和超长距离方向发展,并且逐步向全光网络演进。采用光时分复用和波分复用相结合的试验系统,容量可达痵或更高。时分复用膌痵系统和与嘟岷系羖痵系统,以及羖痵系统已经商用化,/低骋丫谑笛槭医惺匝椤T谌绱烁咚俾实腄低持校车某9婀庀擞于色散、损耗和非线性效应的限制,已经不能满足系统的要求。开发敷设新一代光纤己成为构筑下一代电信网的重要基础。本文研究的光子晶体光纤就是其中极具潜力的一种光纤。光纤通信从问世以来,一直沿着两个方向不断发展。一是延长中继距离,二是提高传输速率。第一代数字传输系统的速率为/渚嗬胛。而现在,光纤通信系统的传输速率已达到数十/渚嗬氪锏搅耸⑶矣霉夥糯笃代替了电中继器。光纤的潜在带宽非常巨大。从理论上讲,在短波长段,单模光纤的传输带宽受限于光纤的截止波长笤荚:在长波长段则受限于石英光纤的吸收和弯曲损耗笤在4庀颂峁┑那痹诖碓嘉。虽然光纤具有非常大的潜在带宽,但其损耗和色散特性却限制了光纤的可用频带和传输速率。目前,单模光纤通信系统主要应用了光纤的第鞔翱波段,约从~偷谌ぷ窗口ǘ危即,如图所示。南京邮电大学硕士研究生学位论文
光纤,。其在同时具有低损耗和低色散。利用庀耍拇速率能达到/陨稀5堑盌低炒罅客乒阌τ檬狈⑾郑捎贓贒械使用,使进入光纤的光功率有很大的提高,会使光纤产生非线性效应。由于光纤在移光纤,狣光纤既能延长色散受限距离,又能克服光纤的非线性效应。但目前我国电信光网络中主要使用的是光纤车ツ9庀耍琒在的色散为零,最低损耗窗口位于波段,在的色散系数约为/传统单模光纤曾主要被应用于,自从掺铒光纤放大器问世以后,光纤通信已经从第二工作窗口转到了第三工作窗口,但