文档介绍：河北工业大学
硕士学位论文
新型光子晶体光纤波长转换器研究
姓名:岳莹娟
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:刘明生
2011-03
河北工业大学硕士学位论文
新型光子晶体光纤波长转换器研究
摘要
全光波长转换是目前全光网络的一项关键技术,波长转换的主要目的是解决现代光网
络通信中的波长竞争问题,降低网络阻塞率,实现波长的再利用,从而使全光通信网的系
统容量大大提高。光子晶体光纤以其独特的光学特性,成为光纤通信领域的一种新型光传
输介质。利用色散平坦的光子晶体光纤中四波混频效应实现波长转换,在光纤通信领域具
有广阔的应用前景。
本课题的主要研究成果和内容如下:
,根据麦克斯韦方程组
推导了光波在光纤中传输的本征方程,并描述了利用有限元法分析光子晶体光纤的基本思
想。进一步详细介绍了利用有限元软件 Femlab 实现光子晶体光纤数值模拟的基本步骤。
,对空气孔位置
的偏移和空气孔直径的变化这两种随机情况引起的双折射影响进行了详细的计算分析,给
出了在不同光纤结构参数下双折射与空气孔随机变化的关系,数值模拟结果对双折射光子
晶体光纤的设计及制作具有理论指导意义。另外,通过采用有限元法对渐变空气孔光子晶
体光纤的模式和传播常数的分析,计算分析了其色散平坦性和高非线性。
,在此基础上,借助于Optisystem
软件建立了基于光子晶体光纤四波混频效应波长转换的仿真系统。仿真以连续光作为信号
源和泵浦源,利用光子晶体光纤四波混频效应对固定波长信号
行了高效宽带波长转换的模拟,实现了约 50nm的波长转换带宽,最高波长转换效率为
-。此外还仿真分析了波长转换效率随泵浦功率、掺铒光纤放大器输出功率及光子晶
体光纤长度的变化曲线,对于优化设计实验结构具有指导意义。结果表明,波长转换效率
受泵浦功率的影响很小;提高EDFA的输出功率或PCF长度可以很好的提高波长转换效率。
关键词:光子晶体光纤,双折射性,色散平坦性,高非线性,波长转换,四波混频效应
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新型光子晶体光纤波长转换器研究
STUDY ON NOVEL WAVELENGTH CONVERTOR
BASED ON PHOTONIC CRYSTAL FIBER
ABSTRACT
Wavelength conversion is one of the key technologies in all-work. The main
purpose of wavelength conversion is solve petition of wavelength in modern optical
network, reduce the blocking probability of work and reuses the wavelength, so that the
capacity of all-work greatly increased. With the unique optical
properties, photonic crystal fiber (PCF) has provided a novel kind of optical transmitted medium.
Four-wave mixing wavelength conversion based on dispersion flat PCF has very widely
application prospect in munication.
The detailed works are listed as follows:
Firstly, we have deduced the intrinsic equation derived from Maxwell’s, and described the
basic idea of PCF analyzed by finite element method (FEM). Further the basic process of PCF’s
numerical simulation achieved by Femlab has been introduced in detail.
Secondly, the mode distributions of PCFs with as