光通信系統(tǒng)中的激光準(zhǔn)直與耦合技術(shù)研究.pdf

1、自由空間光通信是指以激光作為信息載體,在大氣中傳輸信息的通信系統(tǒng)。光通信以其周期短、成本低、抗電磁能力強(qiáng)、保密性好等優(yōu)點(diǎn)而被人們廣泛關(guān)注。本文針對(duì)光通信系統(tǒng)中的激光準(zhǔn)直與耦合技術(shù)進(jìn)行研究,利用光子晶體對(duì)激光發(fā)散角進(jìn)行準(zhǔn)直,通過(guò)光學(xué)軟件仿真對(duì)所得到的準(zhǔn)直結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證;設(shè)計(jì)出超寬帶色散平坦的光子晶體光纖以提高光通信系統(tǒng)中的光傳輸效率,對(duì)光子晶體光纖和單模光纖的耦合特性進(jìn)行研究分析。
　　光子晶體是一種人工制造的光子帶隙材料,這是由于介

2、電常數(shù)周期性改變使得光產(chǎn)生折射性的周期性分布。光子禁帶的產(chǎn)生使得有關(guān)光子晶體的許多應(yīng)用都是依賴于其禁帶的頻率范圍,這為光控制提供了一種新的機(jī)理,受到人們的廣泛關(guān)注。
　　本論文所做的主要工作包括:
　　1.簡(jiǎn)述光通信原理以及激光準(zhǔn)直與耦合的幾種方法,確定文章采用光子晶體材料進(jìn)行研究,并簡(jiǎn)述光子晶體的發(fā)展歷程及其在光通信中的應(yīng)用。介紹光子晶體的理論研究中主要的方法——平面波展開法、傳輸矩陣法及時(shí)域有限差分法,以及用光學(xué)軟件對(duì)光

3、子晶體仿真所用到的有限元法。
　　2.利用表面波作用對(duì)傳統(tǒng)二維光子晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),考察激光束的準(zhǔn)直效果。與傳統(tǒng)的二維光子晶體結(jié)構(gòu)對(duì)比發(fā)現(xiàn)具有表面結(jié)構(gòu)的光子晶體取得較好的準(zhǔn)直角,并且利用遠(yuǎn)場(chǎng)傳輸分布特性直觀的分析準(zhǔn)直效果。表面結(jié)構(gòu)的色散曲線及二維光子晶體的能帶曲線圖通過(guò)平面波展開法計(jì)算求出。通過(guò)計(jì)算得出表面模式的準(zhǔn)直波頻率不在光子禁帶范圍內(nèi),并且利用軟件對(duì)準(zhǔn)直結(jié)果進(jìn)行仿真,結(jié)果可以明確的看出具有表面結(jié)構(gòu)的新型光子晶體準(zhǔn)直效果優(yōu)于傳