【摘 要】
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随着光通信行业的发展,人们对带宽的需求越来越高。单模光纤的通信容量已接近香农极限,难以满足日益增长的通信需求。为了克服光传输的能力限制,许多研究人员致力于空分复用的研究,这为光传输开辟了一个新的维度。模分复用作为空分复用的一种技术,通常采用由少模光纤支持的正交空间模式并行传输数据;该技术能够成倍提升单根光纤的容量,拥有广阔的前景。模分复用器和解复用器是模分复用系统的关键器件之一,本文提出了两种新型
【基金项目】
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国家自然科学基金（GrantNo.61671227和61431009）； 山东省自然科学基金（ZR2011FM015）； “泰山学者”建设工程专项经费；
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随着光通信行业的发展,人们对带宽的需求越来越高。单模光纤的通信容量已接近香农极限,难以满足日益增长的通信需求。为了克服光传输的能力限制,许多研究人员致力于空分复用的研究,这为光传输开辟了一个新的维度。模分复用作为空分复用的一种技术,通常采用由少模光纤支持的正交空间模式并行传输数据;该技术能够成倍提升单根光纤的容量,拥有广阔的前景。模分复用器和解复用器是模分复用系统的关键器件之一,本文提出了两种新型模分复用器和解复用器。提出了一种基于环形芯传输信道的新型复用器和解复用器,模式传输主信道、模式耦合信道均采用相同的折射率阶跃型环形芯光纤,采用环形芯信道结构和模式间大有效折射率差(>1×103-)有效降低模式串扰,提高模式消光比;采用纯二氧化硅纤芯有效降低传输衰减和熔接衰减;可实现LP01、LP11a和LP11b三种模式在环形芯类型少模光纤中的复用器和解复用。采用光束传播法研究了模分复用器的性能指标;研究了各模式耦合长度随信道间距的变化规律、复用器和解复用器的模式耦合效率和消光比随不同入射波长的变化关系;该模分复用器在1400nm-1700nm波段的耦合效率优于-7.83dB,在C波段的各模式的耦合效率均优于-1.39dB;在1400nm-1700nm波段,三模式的消光比均优于28.13dB;在C波段,LP01模式消光比均大于48.13dB,比LP11模式消光比平均值大11.76dB;三模式的消光比均优于35.42dB。在1.54μm处,少模环芯传输信道的本征损耗均为0.154dB/km。提出了一种基于模式转换的新型复用器和解复用器,采用折射率阶跃型环形芯光纤作为模式传输主信道,采用单模光纤作为模式转换耦合信道;采用环形芯信道结构和模式间大有效折射率差(>1.9×103-)有效降低模式串扰,提高模式消光比;采用纯二氧化硅纤芯有效降低传输衰减和熔接衰减;可实现LP01、LP11a和LP11b三种模式在环形芯类型少模光纤中的复用器和解复用。采用光束传播法研究了模分复用器的性能指标;研究了各模式耦合长度随信道间距的变化规律、复用器和解复用器的模式耦合效率和消光比随不同入射波长的变化关系;该模分复用器在C波段的各模式的耦合效率均优于-0.268dB;三模式的消光比均优于22.23dB。
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