基于聚合物光波導(dǎo)垂直耦合器的模式轉(zhuǎn)換與復(fù)用研究.pdf

1、人們不斷開(kāi)拓新技術(shù)來(lái)提升單模光纖（Single Mode Fiber,SMF）傳輸容量，包括密集波分復(fù)用、偏振復(fù)用以及高階調(diào)制等。然而，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速興起，人們對(duì)信息需求量呈現(xiàn)出爆炸式增長(zhǎng)。與此同時(shí)，單模光纖的傳輸極限估計(jì)在100 Tbps左右。不久的將來(lái)，單模光纖滿足不了這種信息量增長(zhǎng)的需求，因此不得不尋求新技術(shù)來(lái)進(jìn)一步提升光傳輸網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量。模分復(fù)用（Mode Division Multiplexing,MDM）技術(shù)便是解決

2、該問(wèn)題的方案之一。
　　模式復(fù)用/解復(fù)用器和模式轉(zhuǎn)換器是MDM系統(tǒng)的關(guān)鍵器件。就當(dāng)前研究而言，模式的轉(zhuǎn)換與復(fù)用可以基于光子燈籠、Y分支、長(zhǎng)周期光柵以及定向耦合器等波導(dǎo)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。相比較于平面定向耦合器受限于兩波導(dǎo)等高的約束，垂直定向耦合器的設(shè)計(jì)更加靈活。論文基于垂直定向耦合器設(shè)計(jì)了LP01-LP21a、LP01-LP21b以及LP01-LP02模式轉(zhuǎn)換器。由于聚合物材料具有易加工的優(yōu)點(diǎn)，因此選擇 EpoCore和EpoClad分別作

3、為芯層和包層制作器件。論文核心內(nèi)容如下。
　　首先，論文研究了LP01-LP21a模式轉(zhuǎn)換。運(yùn)用耦合模理論設(shè)計(jì)了LP01-LP21a模式轉(zhuǎn)換器，并運(yùn)用微加工工藝制作了器件。制作所得的典型LP01-LP21a模式轉(zhuǎn)換器偏振弱相關(guān)。TE（TM）偏振在1530 nm波長(zhǎng)處達(dá)到最佳轉(zhuǎn)換效率達(dá)98.2％（94.9%），在C波段隨著波長(zhǎng)向長(zhǎng)波場(chǎng)移動(dòng)轉(zhuǎn)換效率逐漸下降，在1560 nm波長(zhǎng)處降至90.1%（88.8%）。該器件的理論設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際

4、制作所得器件參數(shù)基本上是一致的。
　　其次，論文研究了LP01-LP02以及LP01-LP21b模式轉(zhuǎn)換。區(qū)別于LP01-LP21a模式轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)，由于LP21b和LP02的簡(jiǎn)并性，不能通過(guò)模式間直接耦合的方式實(shí)現(xiàn)LP01-LP02以及LP01-LP21b模式轉(zhuǎn)換。論文通過(guò)先把LP01耦合到E13，然后通過(guò)錐形波導(dǎo)過(guò)渡，把E13演變?yōu)長(zhǎng)P21b或LP02。制作所得的LP01-LP02模式轉(zhuǎn)換器件由于多層結(jié)構(gòu)的應(yīng)力作用，導(dǎo)致器件偏