随着近年来互联网的快速发展,各种音频、视频等的增长都是爆发式的,这给光纤通信技术的传输容量提出了新的挑战。为了不断提高光纤的传输容量,研究人员设计并实现了不同维度上的复用技术。因此,时分复用、波分复用以及当下的研究热点——空分复用等应运而生。而模分复用作为空分复用的一种,在增加光纤传输容量的同时,还增加了一个新的信息交换颗粒度——模式。本论文基于模分复用技术,提出并设计了一种基于锥形光纤和空间光调制器的模式选择开关。进一步,同时采用两种及以上的复用技术将进一步增加系统的传输容量,如波分复用-模分复用技术。为了使得该模式选择开关依然适用,增加开关对光束在波长维度上进行操作的功能。所以该器件可以在保持模式和波长状态均不变的前提下,实现光束双重维度的分离,然后将分离后的光束单独分配到任意路径,得以耦合到对应的输出光纤。论文的创新点和主要工作如下:1.提出了基于锥形光纤实现无模式转换的模式分离论文将锥形光纤应用到模式选择开关中,突破了以往使用模式解复用器在实现模式分离的同时必须进行模式转换的限制。论文阐述了开关的实现原理,并通过软件平台分析结果。在锥形两模光纤中,95%以上的LP11模式转换为包层模式。因此LP01和LP11实现了真正意义上的无模式转换的模式分离。2.提出了基于空间光调制器实现模式/波长的任意路径分配空间光调制器能通过编程动态地改变加载其上的光栅图案,从而改变照射到对应区域光束的反射角,实现不同光束传输路径的任意分配。这给模式选择开关带来了更多的灵活性。3.同时操作了光束的模式和波长论文提出的模式选择开关同时实现了波长选择开关的功能,且保持光束的模式和波长状态不变。这使得将该开关应用于波分复用-模分复用光网络时,无需新添转换器件,减小了损耗及网络构建成本。