光通信系統(tǒng)中的激光準直與耦合技術(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、保密性好等優(yōu)點而被人們廣泛關(guān)注。本文針對光通信系統(tǒng)中的激光準直與耦合技術(shù)進行研究,利用光子晶體對激光發(fā)散角進行準直,通過光學軟件仿真對所得到的準直結(jié)果進行驗證;設(shè)計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,對光子晶體光纖和單模光纖的耦合特性進行研究分析。
　　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.簡述光通信原理以及激光準直與耦合的幾種方法,確定文章采用光子晶體材料進行研究,并簡述光子晶體的發(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、傳輸矩陣法及時域有限差分法,以及用光學軟件對光

3、子晶體仿真所用到的有限元法。
　　2.利用表面波作用對傳統(tǒng)二維光子晶體結(jié)構(gòu)進行改進,考察激光束的準直效果。與傳統(tǒng)的二維光子晶體結(jié)構(gòu)對比發(fā)現(xiàn)具有表面結(jié)構(gòu)的光子晶體取得較好的準直角,并且利用遠場傳輸分布特性直觀的分析準直效果。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平面波展開法計算求出。通過計算得出表面模式的準直波頻率不在光子禁帶范圍內(nèi),并且利用軟件對準直結(jié)果進行仿真,結(jié)果可以明確的看出具有表面結(jié)構(gòu)的新型光子晶體準直效果優(yōu)于傳