非對稱波導(dǎo)耦合器開關(guān)和傳輸特性研究.pdf

1、在目前半透明光網(wǎng)絡(luò)中,仍然采用以電開關(guān)為核心的交換技術(shù),但是隨著光纖通信技術(shù)的不斷進步與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量的不斷增長,電開關(guān)極大的限制了光網(wǎng)絡(luò)的吞吐量,成為限制其進一步發(fā)展的瓶頸。為了有效的克服電開關(guān)帶來的電子瓶頸,在未來全光網(wǎng)絡(luò)中,全光開關(guān)將取而代之。全光開關(guān)作為超高速、超大容量光網(wǎng)絡(luò)的基石,一直以來備受關(guān)注。由于非線性定向耦合器能夠?qū)崿F(xiàn)全關(guān)開關(guān)操作并且具有較快的開關(guān)速度,近年來成為了研究的熱點。以往的非線性定向耦合器的研究中,一般情況下都假

2、設(shè)組成耦合器的兩波導(dǎo)是對稱的。但是,生產(chǎn)兩個完全一樣的波導(dǎo)是十分困難的,甚至是不可能的。因此,本文主要研究兩種兩波導(dǎo)不相同的非對稱非線性定向耦合器,具體的工作和主要研究結(jié)果如下:
　　 首先,我們介紹了兩種非對稱非線性定向耦合器。其中一種由兩不相同的傳統(tǒng)光纖波導(dǎo)組成,稱為傳統(tǒng)光纖非對稱非線性定向耦合器:另一種由一正折射材料波導(dǎo)和一負折射率材料波導(dǎo)組成,稱為非線性反向耦合器。在傳統(tǒng)光纖非對稱非線性定向耦合器的研究中,我們首先引入了

3、四個非對稱參數(shù)來表示耦合器的非對稱量度,分別為:相速度失配、群速度失配、色散特性差異、有效模場面積差異。在非線性反向耦合器的介紹中,我們首先對負折射率材料進行了簡單介紹,另外,還對兩波導(dǎo)之間的傳播常數(shù)失配做了介紹,并仿真分析了反射譜和傳播常數(shù)失配之間的關(guān)系曲線圖。
　　 其次,我們分別對描述兩種耦合器中光脈沖傳輸?shù)姆菍ΨQ非線性耦合模方程組和非線性反向耦合模方程組進行了簡單介紹。另外,分別采用了適當(dāng)?shù)臍w一化變量對兩耦合模方程組進行

4、了歸一化。
　　 再次,分別采用變分法和分步傅里葉變換數(shù)值模擬法對光纖非對稱非線性耦合器中的孤子開關(guān)特性和孤子傳輸特性進行了分析。研究結(jié)果表明,不但開關(guān)的閾值功率與非對稱參數(shù)有關(guān),而且脈沖的傳輸演化特性也與非對稱參數(shù)有關(guān)。因此,我們可以通過選擇合適的非對稱參數(shù),使非對稱非線性定向耦合器具有良好的開關(guān)和傳輸特性。
　　 最后,介紹了有限時域差分法并首次引入了有限空域差分法對非線性反向耦合模方程進行分析。通過上述兩種方法,首