一、Polarization Mode Dispersion Probability Distribution for Arbitrary Mode Coupling（论文文献综述）
芈月安[1]（2021）在《基于新型特种少模光纤光栅的矢量模式转换的研究》文中指出在现如今高速发展的现代化通信时代,模分复用通信系统的出现大大缓解了通信容量供不应求的压力。以光纤中的模式作为传输信道的模分复用通信系统可以成倍地提高光纤通信的传输容量。它为我们跨入超高速、超大容量的新的信息化通信时代提供了可能。模式激励和模式转换技术是模分复用系统中的关键技术,也是近些年人们研究的热点课题。作为模分复用系统中核心器件的模式转换器近年来的报道种类繁多,其中基于光纤光栅的模式转换器由于具有高效率、低损耗、操作灵活等众多优点而备受研究者们的青睐。当前光纤光栅模式转换器的研究报道主要集中于线偏振模式转换,关于矢量模式转换的报道很少。而光纤中的矢量模式在新型光纤激光器、光纤中OAM模式的生成与复用传输、矢量模式模分复用等领域都有着广泛的应用。矢量模式广阔的应用前景使得人们对于光纤中矢量模式获取技术的需求越来越迫切。在此研究背景下,本文提出了一系列基于新型特种少模光纤光栅的矢量模式转换方法。利用具有矢量模式分离特性的特种光纤的光栅器件可以作为一种高效的矢量模式转换器。它在模分复用通信系统以及与光纤中矢量模式相关的众多领域都有着潜在的应用价值和广阔的应用前景。本文主要的创新点和研究成果总结如下:1.提出了一种在空芯光纤中写入倾斜布拉格光栅的矢量模式转换的方法。分析了空芯光纤中的矢量模式传输特性,结果表明此光纤能够支持前四个矢量模式的传输,并且具有能够使矢量模式简并分离的特性。研究了倾斜空芯光纤布拉格光栅的矢量模式转换特性。结果显示当=2°时具有最高的转换效率。2.对比研究了非对称阶跃型和非对称涡旋光纤布拉格光栅的矢量模式耦合特性。分析了相位匹配条件、衰减系数和光栅调制深度对反射特性的影响。结果表明当衰减系数α=0.5μm-1,0.3μm-1时,在非对称阶跃型和非对称涡旋型光纤布拉格光栅中的矢量模式分别获得了最高的转换效率。研究了自制非对称涡旋光纤布拉格光栅的模式转换特性,验证了理论与实验结果的一致性。3.提出了一种在环芯光纤中写入倾斜非对称布拉格光栅的矢量模式转换方法。重点分析了倾斜角度与非对称衰减系数共同作用下反射特性的演化规律。研究表明当衰减系数=0μm-1,=2°时,即对应于倾斜布拉格光纤光栅的情况下,高阶矢量模式具有最高的反射峰值。4.研究了在不同激励矢量模式下,倾斜环芯光纤布拉格光栅的矢量模式耦合特性。重点研究了在不同激励矢量模式下的相位匹配特性,研究显示激励与输出模式间的反射率与谐振波长均呈现出可逆性关系。另外,单偏振的激励模式只能转换为同类单偏振的矢量模式,并且在一些特定的倾斜角度处,可以获得高转换效率或高纯度的矢量模式。5.提出了采用涡旋光纤的倾斜长周期光栅,以及在反抛物型渐变折射率光纤中写入机械微弯长周期光栅的两种矢量模式转换器。主要分析了光栅周期的选取方法、相位匹配特性、倾斜角度、光栅调制深度、微弯振幅对透射谱及耦合系数的影响。研究结果表明,当=83.5°,84°,88°时,倾斜长周期光栅的TM01、HE21和TE01的透射峰值分别达到最大值。当微弯振幅mmax=1.5μm时,机械微弯长周期光栅的高阶矢量模式具有最高的转换效率。
许弘楠[2]（2021）在《面向多维复用的硅基亚波长结构集成光子器件研究》文中提出伴随着微电子技术的快速发展与数据处理需求的爆发性增长,芯片互联与数据中心通信正面临着日益严重的传输带宽瓶颈。基于多维复用的新型光互联技术则通过结合波长、偏振、模式等多个维度,提供了一种可行的解决方案。硅基集成光子器件凭借其紧凑的器件尺寸、极低的工作能耗与成熟的加工工艺,被广泛视作构建基于多维复用光互联系统的最佳平台之一。近年来,包括亚波长光栅、超材料、超光栅在内的硅基亚波长结构逐渐兴起,并被应用于波长、偏振、模式等光子特性的精确调控。本文涉及的主要工作是,通过结合硅基亚波长结构与硅基集成光子学,实现一系列具有低损耗、低串扰、大带宽,并可用于片上、片间及空间多维复用的硅基集成光子器件。我们首先讨论了在硅基集成光子器件的仿真、加工与测试方法,并在此基础上,依次对偏振维度、模式维度、波长维度调控以及空间多维光通信中涉及的几类关键器件进行研究。针对偏振维度调控,我们利用硅基亚波长光栅的各向异性与色散特性,提出三类高性能偏振调控器件,即硅基偏振分束器、硅基起偏器与硅基偏振旋转器。对于硅基偏振分束器,我们提出一种基于亚波长光栅异质结的新颖结构。通过拼接光轴取向正交的亚波长光栅,构造了一种具有显着各向异性的耦合器结构,从而有效地分离了输入的正交偏振态。这一器件可以实现215nm以上的工作带宽。对于硅基起偏器,我们提出一种新颖的亚波长光栅/弯曲波导混合结构。通过结构参数优化,可以使得亚波长光栅对TE、TM偏振态产生显着的等效折射率差,从而有效地增强弯曲损耗的偏振相关性,从而保证输入光中的TM分量被完全滤除。这一器件可以在415 nm以上的光学带宽范围内保证低插入损耗与高偏振消光比。对于硅基偏振旋转器,我们提出一种新颖的亚波长光栅/缺角波导混合结构。我们将传统缺角波导中的缺角部分替换为亚波长光栅,利用亚波长光栅的异常色散特性,消除了偏振转化长度的波长相关性,从而实现了 415 nm以上的超大光学带宽。针对模式维度调控,我们利用亚波长光栅与超材料的折射率调控特性,提出三类高性能多模传输相关器件,即硅基多模波导弯曲结构、硅基多模波导交叉结构与硅基多模波导功分器。对于多模弯曲传输,我们提出一种新颖的渐变折射率模式转换器,将输入的直波导模式完全转化为相应的弯曲波导模式。我们实验验证了半径30μm以下的4模式弯曲传输,实验测得1.5 dB以下的插入损耗与-20 dB以下的模间串扰。对于多模交叉传输,我们提出一种新颖的Maxwell鱼眼透镜结构,并利用其共轭成像特性将任意高阶模式无损地传输至对侧。我们实验验证了基于这一结构的2模式交叉传输,实验测得插入损耗仅为0.28 dB,同时串扰低于-20 dB。对于多模分束传输,我们提出一种新颖的等效介质分束镜结构,通过调控亚波长光栅的等效折射率,将特定比例的入射光反射至输出端口,从而实现低损耗、低串扰的多模分束传输,并且具有415 nm以上的超大光学带宽。针对波长维度调控,我们提出一种基于连续区束缚态的硅基超光栅滤波器。利用波导内部的干涉相消效应,消除Bragg谐振态的横向衍射损耗,从而产生具有高品质因子的准束缚态。我们实验验证了临界波导宽度附近准束缚态的建立过程,并且利用这一机制构造了Q值5000以上、自由光谱范围100 nm以上的窄线宽滤波器。针对空间多维光通信,我们提出一种基于连续区束缚态的硅基超光栅光学天线。利用不同衍射通道之间的干涉相消效应,有效抑制了光栅天线的衍射强度,并实现了平坦的衍射强度光谱。实验测得衍射强度仅为3.3×10-3 dB/μm,对应0.027°以下的超小远场发散角。最后,我们总结了本文中的主要工作,并对未来的研究方向进行了展望。
林浩[3]（2021）在《拓扑光子晶体光纤》文中提出光纤作为现代光信息领域的重要媒介,其每一次进步都推动着与之相关的诸如光通讯、光学传感、非线性光学、光纤激光器、量子光学等领域的发展,深远地影响着人类社会的变革。光子晶体光纤是光纤家族里的重要一员,周期性的光子晶体包层结构使其具有丰富的设计自由度。为了应对现代社会的发展需求,光纤设计领域还有一些亟待解决的难点,如单偏振单模的宽带实现等。拓扑光子学是光学领域的一个新兴方向,它是拓扑原理和光学体系的融合,提供了一种有别于传统光学手段的新操纵自由度。近年来,其发展主要体现为拓扑能带论在光子晶体体系的运用,以及对光子拓扑边界态的广泛研究。而光子晶体光纤作为已经被广泛应用的光子晶体产品,与拓扑光子学还没有最直接的结合。本文主要把拓扑光子学的基本原理应用到新型光纤的设计,具体内容包括:1.我们首次基于具有狄拉克节线的传统石英光子晶体光纤,通过破缺狄拉克简并线,在其光子能带中引入了外尔点,从而把过往一般在复杂拓扑光子晶体中实现的奇异、鲁棒的手征外尔表面态,引入到由简单结构和材料组成的传统光纤中来,为手性光纤的设计提供了新的思路。2.我们设计了一种新型的拓扑光子晶体光纤——狄拉克涡旋光纤。参考拓扑物理中的Jackiw-Rossi模型,我们对具有狄拉克点能带的石英光子晶体光纤的二维端面结构作具有涡旋形式的微扰调制,数学上系统满足具有二维涡旋质量项的狄拉克方程。调制后,狄拉克点能带被打开而形成带隙。同时,在带隙的中间形成数目等于涡旋缠绕数绝对值的光纤导模。我们据此实现了可具有任意数目近简并导模的光纤设计。另外,利用拓扑导模的色散主要位于狄拉克带隙中间的特点,我们提出了可在超过一个倍频程的宽频范围实现有效单偏振单模传输的单涡旋光纤设计方案。3.为兼容石英光子晶体光纤成熟的堆积-拉丝工艺,我们提出了单涡旋狄拉克光纤的离散设计方案。光纤由两种类似于苯环单双键结构的光子晶体交替嵌成,实验上只需四种不同壁厚的毛细玻璃管构建其预制棒。我们通过考虑光纤在拉制过程中可能产生的结构形变,验证了涡旋设计本身及其拓扑导模的鲁棒性。另外,我们还提出了可使拓扑导模在空芯中传输的设计方案。总而言之,本文主要在光纤领域引入了拓扑物理的调控手段,为新型光纤的设计开辟了全新的途径,同时也使光子晶体光纤成为人们研究拓扑物理的新平台。
龚思雨[4]（2021）在《光纤模分复用系统MIMO检测技术研究》文中研究表明由于云计算、移动网络、大数据等新兴宽带消耗型业务在近年来不断取得突破性发展,全球用户数据流量的需求正在以惊人的速度增长。而进一步用于提高基于单模光纤（Single-mode Fiber,SMF）传输系统容量的技术选择有限,并达到了收益递减的地步。现在通过光纤传输高光谱效率的需求已经迫在眉睫。一种提高频谱效率的方法是通过利用光纤中的空间自由度来实现。当前使用少模光纤（Few-mode Fiber,FMF）/多模光纤（Multi-mode Fiber,MMF）的模分复用（Mode-division Multiplexing,MDM）技术已经引起了广泛的关注。MDM系统在FMF/MMF中使用多种模式来传输许多独立的并行数据流。MDM系统中的电场可以用一组正交的空间和极化模式表示。当在MDM系统的每个空间模式中使用SMF中利用的所有自由度时,总比特率与空间模式的数量成比例地增加。尽管MDM系统长距离传输不可避免地导致不同模式之间的耦合,从而导致串扰和干扰,但多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）数字信号处理技术（Digital Signal Processing,DSP）可以分离并行数据流。本文主要针对光纤MDM传输链路中线性传输损伤的影响,重点研究了MIMO检测技术,主要完成以下工作:（1）根据矩阵传输理论建立了具有D个偏振模式的MDM系统仿真模型,主要介绍了线性MIMO系统的某些基本端到端属性,研究了模式色散、模式耦合、模式相关损耗（Mode-dependent Loss,MDL）等线性传播损伤。（2）首先考虑了光纤MDM链路中累积MDL与环境干扰对模式耦合矩阵的影响,仿真建立了一个通用的光纤动态MDM传输系统。接着分析了累积MDL对模分复用传输系统的影响,同时施加不同强度的环境干扰影响MDM系统的模式耦合,紧接着介绍了自适应MIMO均衡算法—最小均方（Least Mean Square,LMS）和递归最小二乘（Recursive Least Square,RLS）算法,并将它们用来进行MDM信道动态补偿,最后使用均方误差（Mean-Square Error,MSE）作为指标评估了这两种自适应均衡算法的性能。仿真结果表明:累积MDL造成MDM传输链路性能损伤;两种信道补偿算法可以很好地补偿环境干扰对系统造成的性能损伤,但累积MDL的存在会使得补偿后动态MDM传输链路的性能变动较大,即最大似然（Maximum Likelihood,ML）解调后MSE的方差变化较大。（3）基于MDM系统中信干噪比（Signal-to-Interference plus Noise Ratio,SINR）的特点,即将其SINR的概率分布通过广义伽玛分布进行近似,提出了一种基于多级SINR阈值的改进的减少搜索算法（Improved Reduced-Search algorithm based on Multilevel SINR Thresholding,IRS-MST）。IRS-MST基于多个SINR阈值动态确定每个模式搜索空间的大小。此外,使用压扩函数来平衡搜索空间的大小和性能。仿真结果表明:对于不同累积MDL的MDM系统,IRS-MST可以实现接近ML的性能;与传统的IRS算法相比,IRS-MST算法的复杂度大约比IRS小5.4倍。
周凡迪[5]（2021）在《同时具备保偏及色散补偿特性的微结构光纤的研究》文中研究表明随光通信技术的不断发展、第五代移动通信技术的建设,偏振模串扰和累积的色散成为影响高速大容量信息传输的两个问题。为避免偏振模串扰需要光纤基模的两个偏振模式之间具有较大差异,目前常用双芯耦合的方式获得负色散从而实现色散补偿,但该方法难以同时使两个偏振模式均在目标波长附近与外芯模式耦合;因此,同时解决上述两个问题面临着巨大挑战。为解决上述问题,本文利用多种方式进行同时具备保偏和色散补偿特性的微结构光纤的设计,主要内容包括:首先,对课题背景及立项意义、微结构光纤的导光机理及分类、微结构光纤的特性进行简要介绍,并对保偏-色散补偿光纤的研究现状进行系统阐述;对微结构光纤的保偏特性与色散补偿特性融合的难点进行分析,并介绍主要数值研究方法;其次,通过在常规六边形双芯微结构光纤的内外纤芯中填入液晶,设计一种液晶填充的保偏-色散补偿微结构光纤,使光纤在外界电场控制下可对其液晶分子方向进行调控,使光纤达到色散补偿方向可调的效果;再次,设置两种横纵方向不同的孔间距、并采用全椭圆孔的方式压缩光纤的整体结构,设计一种压缩晶格的保偏-色散补偿微结构光纤,实现保偏和色散补偿性能的同时,也使两偏振方向在目标波长附近产生大负色散;最后,采用正八边形的结构,设计了一种基于弱耦合机理设计的宽带保偏-色散补偿微结构光纤,通过忽略第一层竖直方向上的两个空气孔并拉伸其他六个空气孔的方式构造纤芯,使内外芯模式发生弱耦合增大带宽,从而实现宽带色散补偿的目的。
王琴琴[6]（2021）在《光量子行走中的平衡和非平衡现象》文中研究说明在一个量子系统中,可以存在着两种不同的状态,即平衡态或非平衡态。由于其不可避免地会受到外界环境的影响并发生相互作用,在实际的量子信息处理过程中,几乎所有的量子系统都会在一定的程度上处于非平衡态。当量子系统足够接近平衡态时,允许目前已有的量子统计力学对其进行精确的描述。自1980年整数量子霍尔效应被发现之后,尽管人们对凝聚态物理中的量子相变以及拓扑相变的研究已经取得了极大的成功,但其大部分都局限于这种平衡或者静态系统,而对于它们的非平衡动力学性质并没有太多的关注。直到最近,得益于冷原子、束缚离子和线性光学等人工量子模拟体系的迅速发展以及理论物理学进步的推动,非平衡物理学才再次成为人们关注的焦点。对非平衡现象的更好理解可能会产生光诱导的拓扑和超导性的新方法,以及对热力学量子起源的新见解。量子行走代表了一个非常有前景的通用量子信息处理平台,可以用于对平衡态和非平衡态物理的量子模拟。通常实现量子行走的物理体系是利用光晶格中的冷原子或者光子等系统。其中光子系统的可操作自由度多,光子的偏振、路径、时间和轨道角动量等自由度都可以作为量子比特。通过操控这些量子比特的叠加状态就可以实现量子行走。这些线性光学架构具有相干性好,可室温工作、易于操控等诸多突出特点,并且可与光纤和集成波导技术兼容。因此,光量子行走在量子模拟和量子计算等实际应用中占着十分重要的地位。本文基于光量子行走平台取得的主要研究成果如下:一、利用时间复用技术构建新型光量子行走实验系统借助于光子的偏振和时间自由度作为行走者的硬币和离散位置空间,我们构建了一套光量子行走实验架构。其中,两个自由度之间的相互作用是通过一块共线切割的双折射晶体来实现的。该实验架构相对紧凑、稳定且避免了额外的损耗,因此非常有利于大尺度光量子行走的实现。利用具有高时间分辨率的上转换单光子探测器,我们最终以0.948 ± 0.007的保真度实现了基于可预报单光子的50步Hadamard量子行走。二、基于光量子行走的平衡态量子模拟1).一般来说,系统的拓扑是由其基态波函数所定义的平衡态拓扑不变量表征的。通过实空间的完整波函数重构技术和傅里叶变换,我们在实验上获得了分步量子行走中有效哈密顿量的本征矢量信息,进而直接测量了不同拓扑相下的卷绕数。之后我们引入两个不等价的时间标架完全确定了周期驱动系统的拓扑结构。2).通过将系统的纠缠熵和能带拓扑联系起来,研究基态的平衡态拓扑。主要利用局域量子态层析技术测量硬币子系统的密度矩阵,并根据其本征值谱定量分析了不同量子行走下两个自由度之间纠缠的趋平衡过程。我们发现在平庸和非平庸相下,平衡后的纠缠熵对控制参数的鲁棒性是不同的,并以此进一步实现了拓扑相及其相变的探测。三、基于光量子行走的非平衡态量子模拟1).由于实际的量子系统都会在一定的程度上与环境发生耦合,因此对非平衡态的研究是实际量子信息处理过程中的关键问题。通过波函数重构技术,我们测量了动力学拓扑序参数。之后根据其动力学行为定性地分类量子行走中的淬火过程。通过映射到一个等效的量子多体系统,我们发现动力学拓扑序参数的非解析性和动力学量子相变的发生存在内在的联系。2).在平衡系统中,由基态流形定义的拓扑不变量无法直接应用于远离平衡态的拓扑系统。我们在实验上通过对动量-时间流形进行重构,直接测量了不同的动力学淬火过程中衍生的动力学陈数。此外,我们的结果还进一步证明了动力学陈数与淬火前后的平衡态拓扑不变量的关系。尽管动力学陈数和动力学拓扑序参数都可以用来分类动力学淬火过程,我们的结果指明了这两种分类方法是完全不同的。3).非平衡物理中的一个重要问题是理解远离平衡的孤立量子系统的趋平衡过程及其平衡态的统计系综描述。在可积的量子行走系统中,我们观察到其硬币子系统的弛豫总是与对角系综的预测一致。之后,利用量子态工程技术和本征矢量重构技术验证了量子行走系统可以满足广义本征态热化假说。通过联合对角系综和广义本征态热化假说可以用来进一步理解广义热化现象,即弛豫后的局域可观测量可以通过广义Gibbs系综来描述。
陈恺[7]（2021）在《基于光纤激光器频率分裂的双折射测量方法研究》文中进行了进一步梳理随着航空航天技术的发展及现代光学系统性能的不断突破,对光学材料双折射的实时在线测量成为新的研究热点。光纤中具有丰富的双折射变化,其双折射测量对提高光纤系统的整体性能至关重要。激光频率分裂双折射测量技术可对多种双折射以及其他外部参数进行测量。传统的激光频率分裂双折射测量技术多基于氦氖激光器,对待测对象透射率有极高要求,限制了可测的样品范围;且难于与光纤等波导系统进行耦合。本论文针对基于光纤激光频率分裂的双折射测量开展工作:对多纵模光纤激光频率分裂机理进行了理论分析及仿真研究;对激光器中不同双折射类型进行了测量;设计构建了不同的系统,对其应用进行了进一步拓展。主要研究内容如下:1、研究了多纵模光纤激光器的频率分裂机理。通过对多纵模激光器纵模正交方向分裂的模式特征进行研究,得到了多纵模频率分裂的频差与相位差关系。结合双折射琼斯矩阵与激光自洽方程,推导了光纤腔双折射叠加模型,消除了无法对轴而产生的非线性误差。研究了多纵模激光器拍频展宽机理。通过模牵引理论,分析了腔内增益曲线对纵模频偏的影响,从而得到了频率分裂产生的拍频在均匀增宽的光纤激光腔中的展宽量,对多纵模激光器中的频率分裂现象用于多种测量产生的系统误差进行了估计。研究了高掺铒浓度的有源光纤中离子对淬灭现象,分析了由离子对淬灭引起的增益不稳定现象。通过仿真分别对不同淬灭浓度与不同淬灭位置的离子对淬灭现象对拍频产生的影响进行仿真,进而解释了丰富的拍频信号频域演化现象。2、实验研究了光纤激光频率分裂法测量插入器件双折射。设计并构建了一种基于1556 nm光纤激光器频率分裂效应的插入双折射及应力测量系统。研究了半外腔频率分裂光纤激光器的输出特征,分别在空腔和腔内加载应力的情况下对谐振腔内偏振模式拍频信号进行测量。实验结果表明在普通单模线型谐振腔中,存在固有应力双折射。该系统在测量时的灵敏度为22060 Pa/nm,线性度为99.44%。利用相同腔型结构的系统,对波片的厚度与其折射率进行了测量。通过拟合获得了待测波片样品的厚度与折射率,得到本征折射率测量误差为10-5。3、对抛磨光纤腔外调制等效双折射测量进行了研究。通过应力平衡模型分析了非对称光纤本征双折射的产生机理。从理论上分析了外界折射率对腔内双折射的非线性调制规律,并结合有限元分析对外调制等效双折射进行了仿真。设计并搭建了抛磨光纤腔外调制等效双折射与外部折射率测量系统。利用抛磨光纤外调制双折射的叠加模型对外调制等效双折射进行了测量。通过实验研究,对该系统的双折射-外部折射率关系进行了标定,对外部折射率测量精度达到8.43×10-5。实验测得了葡萄糖质量分数-折射率曲线及热光系数变化趋势。4、对全光纤扭转腔圆双折射测量进行了研究。对光纤激光器中的圆双折射的产生机理进行了分析。通过光纤微扰理论结合光纤波导耦合模理论,推导了针对弱导光纤在扭转时的模式耦合系数。基于直观求解法结合激光器自洽原理推导了激光器扭转状态下的琼斯矩阵,得到腔内固有线性双折射与圆双折射分离模型。设计并搭建了一套1551 nm波段的全光纤扭转腔圆双折射测量系统。对激光器输出特征进行了研究,并得到了随着扭转角度变化腔内圆双折射的变化曲线。提出了一种扭转-拉伸双参量同步测量方法。研究结果表明扭转与拉伸可通过该系统的拍频与光谱测量解耦。
杨骐豪[8]（2021）在《基于SPR效应单模单偏振微结构光纤的特性研究》文中认为随着现代通信技术的不断发展,超大容量和超高速信息传输越来越成为人们关注的焦点。对于光纤通信网络而言,偏振模色散和模式串扰会严重影响光纤的传输效率。单模单偏振微结构光纤是解决上述问题的良好介质。此外,光能量作用在金属表面可以产生表面等离子体共振效应,近年来在传感及滤波领域应用非常广泛。本文将探究表面等离子体共振效应与传统单模单偏振微结构光纤所使用的模式折射率匹配法相结合,设计新型单模单偏振微结构光纤,并对光纤特性进行分析。本文主要研究内容如下:首先,简要介绍微结构光纤的背景与意义及全内反射型微结构光纤的导光机理,详细阐述单模单偏振微结构光纤的实现方法和国内外研究现状;并详细介绍了表面等离子体共振效应和发展历程,以及对有限元数值分析法的计算原理进行详细阐述;其次,探究空气孔参数对光纤单模单偏振特性的影响,分别是单层空气孔、双空气孔以及单空气孔的位置和大小对光纤单模单偏振的影响,并最终设计一种基于模式折射率匹配原理的单模单偏振微结构光纤,实现了一个偏振模式基模的低损耗传输;再次,探究将折射率匹配法与表面等离子体共振相结合,改变镀金空气孔的位置、大小和金层厚度分别对二阶、三阶表面等离子激元的影响,最终设计一种基于表面等离子共振效应的窄带单模单偏振微结构光纤,在中心波长1310nm处,要滤除的偏振模式限制损耗为243d B/m,传输偏振模式的限制损耗为0.078d B/m;最后,根据以上探究规律以及折射率匹配原理的基础上,设计了基于表面等离子体共振效应的共点模式耦合单模单偏振微结构光纤;此外,为了提升非耦合波长被滤除模式的限制损耗,设计一种基于表面等离子共振效应的错位模式耦合宽带单模单偏振微结构光纤,并对微结构光纤的弯曲损耗、模式面积及色散进行分析。
江潇[9]（2021）在《基于互耦量子点自旋VCSELs的动力学行为及其储备池计算研究》文中指出激光光源的研究已经成为一个重要的光学物理研究领域,其中半导体激光器因其独特的特性引起了研究者们的广泛关注。并且半导体激光器特性的研究正处于蓬勃发展中,尤其是半导体激光器的非线性动力学问题一直以来备受瞩目,例如,各种半导体激光器已经显示出了多种多样的动力学行为,常见的包括稳态、周期、倍周期、以及混沌状态。对于更多的半导体激光器来说,丰富的动力学行为对其本身的发展具有相当重要的意义,探索与控制半导体激光器在特定环境下丰富的动力学行为正是当前研究领域中一个非常重要的热点话题。与此同时,基于半导体激光器的各种扩展模型逐渐出现,这些在孤子半导体激光器基础上的进一步研究充分地展现出了半导体激光器在实际操作中的应用潜力。并且,当前在基于半导体激光器的研究内容上仍然提出了许多有趣的话题,因此关于半导体激光器的讨论始终在持续。与传统的分布式反馈半导体激光器（Distributed Feedback Laser,DFB）和边发射半导体激光器（Edge-emitting Semiconductor Laser,EEL）相比,垂直腔面发射激光器（Vertical-cavity Surface-emitting Laser,VCSEL）具有更多优越的性能,例如低阈值电流、低阈值电压、高功率输出、低损耗和高转化效率等。与此同时,得益于自旋电子学的快速发展,将VCSEL与自旋电子学领域相结合,获得了一种特殊的设计部件,也就是自旋VCSEL,这种特殊的设计方案能够通过控制自旋极化电子注入实现输出光的偏振调节,即使在没有外部扰动的情况下也能提供高质量、更快的偏振动力学输出。目前,自旋VCSEL根据有源区材料的不同,可分为量子阱（Quantum Well,QW）自旋VCSEL和量子点（Quantum Dot,QD）自旋VCSEL,而本文在单个量子点自旋VCSEL的基础上提出了基于两个量子点自旋VCSELs的互耦量子点自旋VCSELs模型,并将该模型方案扩展到光学神经网络领域,成功构建了基于互耦量子点自旋VCSELs的光学储备池计算系统,由此展开对基于互耦量子点自旋VCSELs的动力学行为及其储备池计算研究。基于孤子量子点自旋VCSEL模型,本文提出了互相耦合的光泵浦量子点自旋VCSELs扩展模型,使用圆偏振光作为驱动源,借助于修改的自旋反转模型（SpinFlip Model,SFM）,提出了该互耦模型的速率方程。与传统的孤子量子点自旋VCSEL模型相比,本文使用分岔分析的思想,系统地研究了关键参数对该模型输出动力学行为的影响,在多种双参数二维平面下,产生了大量的分岔映射图,直观地显示了多个不同的颜色区域,这些具有明显区别的颜色区域对应于在特定参数条件下所提出模型的动力学行为状态,而这些动力学状态同时揭示了该模型内部更丰富的动力学机制。并且,通过引入互相耦合方案,详细的直接数值模拟准确地揭示了模型动力学行为对外部参数和内部参数的依赖性。结果表明,互相耦合强度和延迟时间对复杂动力学振荡的增强作用显着。此外,载流子捕获率、标准化增益系数、线宽增强因子和频率失谐对量子点自旋VCSEL的动力学行为演化的决定性影响在光泵浦强度和极化率平面下也得到了明显的体现。通过对与外部参数和内部参数相关动力学行为的综合性研究,为调节甚至控制当前模型所表现的动力学机制提供了现实参考与理论依据。因此,所涉及的工作对推动基于量子点激光器扩展领域的深入研究具有启发性和前瞻性。受到人工智能神经网络的启发,作为一种源于循环神经网络（Recurrent Neural Network,RNN）的脑启发信息处理技术,储备池计算（Reservoir Computing,RC）已成为一种典型的贡献。本文将互耦量子点自旋VCSELs模型扩展到光学神经网络领域,成功构建了基于互耦量子点自旋VCSELs的光学储备池计算系统,利用Santa-Fe混沌时间序列预测任务来定量评价所提出系统的预测性能,利用数值仿真方法在不同的二维平面中系统且完备地揭示了光泵浦强度、光泵浦极化率、互耦合强度、外部信号注入强度和外部信号注入频率失谐对预测性能的影响。结果显示,更小的光泵浦强度、更小的互耦强度、更大的外部注入强度和负的外部信号注入频率失谐有助于获得更好的预测性能。此外,考虑预测性能和数据处理速率之间的权衡,在满足预测性能要求的条件下,能够通过灵活调整RC系统的时间尺度来实现数据处理速率的转换,甚至数据处理速率最高可达50 Gbps,因此该应用研究不仅扩展了量子点自旋VCSEL的应用领域,更为未来高速数据处理和神经计算形态提供了一个有前途的方式。
冯立鹏[10]（2021）在《少模光纤特性及其应用研究》文中研究指明随着光纤制造技术的不断发展完善,各种能够实现特殊功能的光纤层出不穷。光纤技术的发展为以光纤为基础的多个行业创造了必要的基础条件,例如通信系统和传感系统。本文重点关注少模光纤（FMF）特性及其应用,包括,模分复用（MDM）系统中弱耦合少模光纤的设计以及基于少模光纤实现对模式的操控。在光纤通信技术中,单模光纤已经不能满足通信容量的需求。应用少模光纤的MDM系统因为能够与之前提出的各种复用结构兼容而受到了广泛关注。因为FMF的模式可控性和数量确定性,所以它不仅仅可以作为传输波导扩展通信容量,还可以被用来制成各种操控模式的器件。基于FMF的模式操控器件具有结构简单、体积小、转换效率高、与光纤系统兼容性好等优点,在光操控、光学显微成像、激光材料处理以及MDM等领域都有着广泛的应用。本论文在国家“973”项目和国家自然科学基金等项目的支持下,取得了如下的研究成果:（1）提出了一种新型的弱耦合光纤结构,解决了椭圆芯光纤与商用圆形芯光纤模式转换器（MC）模场之间不匹配的问题。提出的光纤支持前四个模式群的六个空间模式,在1310nm～1550nm波长下相邻模式间的有效折射率差均大于3.87×10-4。与椭圆光纤相比,该光纤与圆形芯MC相连时,插入损耗最大降低了 2dB,模间串扰最大降低了 12dB。此外,还利用S2法测量了圆芯两模光纤和椭圆芯弱耦合光纤的模场强度分布、相位分布、差分模式群时延以及多路径干涉值。（2）类比描述偏振态的二维琼斯矢量,构建了四维琼斯矢量来表示少模光纤中非对称高阶模式。该琼斯矢量可以以线性偏振（LP）模或者圆偏振轨道角动量（OAM）模式为基底,推导了两种模式基底之间的转换矩阵。接着,分析了模式在受到应力的FMF中的传输原理,并用LP模式为基底的四维琼斯矩阵在数学上描述了该过程。（3）基于四维琼斯矩阵的分析方法,提出了偏振态控制LP模式方向的方案。该方案由一个MC、一段受到应力的FMF以及一个起偏器组成。理论上,当应力下FMF本征模式之间的相位差满足一定条件时,输入模式的线偏振方向角与输出模式的模式方向之间呈线性关系。实验中,通过调节输入线偏振得到了模式方向360度可调的一阶LP模式和180度可调的二阶LP模式。基于上述方案,还实现了混合光网络中全光纤型偏分复用到MDM信号的转换。（4）提出了一种产生一阶标量模式邦加球（PS）对应的所有模式的方案。以偏振PS和一阶标量模式PS为辅助工具,分别表示一段应力下FMF的输入偏振态和输出模场分布。利用四维琼斯矩阵分析方法,理论分析了该光纤本征模之间的相位差是如何影响输入PS和输出PS的映射关系的。基于上述分析,得到了使输入和输出PS呈线性映射关系的相位差方程。并证明,在给定的相位差下,表示输出模式的一阶标量模式PS可以通过将偏振PS依次绕着S2轴、S1轴和S3轴逆时针旋转90度得到。实验中,通过改变输入偏振态,产生了位于一阶标量模式PS赤道上和一条经线上对应的模式。所有模式的转换效率均大于80%,并且模式的变化规律和在一阶标量模式PS上的位置都与仿真结果一致。（5）同样,利用四维琼斯矩阵分析方法,首次提出了一种产生所有一阶柱矢量（CV）模式的全光纤方案。该方案的结构为一个MC与两段不同应力下的FMF级联。在理论分析中,使用一阶矢量模式PS表示输出的一阶CV模式。并将琼斯矢量的模式基底由LP模式转换圆偏振OAM模式,便于寻找两段光纤中合适的相位差。实验中,通过改变输入偏振态,产生了一阶矢量模式PS中赤道上和一条经线上的十六个CV模式。
二、Polarization Mode Dispersion Probability Distribution for Arbitrary Mode Coupling（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Polarization Mode Dispersion Probability Distribution for Arbitrary Mode Coupling（论文提纲范文）
（1）基于新型特种少模光纤光栅的矢量模式转换的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 空分复用技术中的模分复用技术 |
| 1.2.1 空分复用技术的分类与特点 |
| 1.2.2 模分复用通信系统的分类与发展现状 |
| 1.2.3 基于模分复用通信系统的光纤型模式转换器的分类与应用 |
| 1.3 基于少模光纤光栅的模式转换的研究现状 |
| 1.3.1 少模光纤光栅的特点与分类 |
| 1.3.2 基于布拉格光纤光栅的模式转换的研究现状 |
| 1.3.3 基于长周期光纤光栅的模式转换的研究现状 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 2 基于光纤光栅模式耦合的理论基础 |
| 2.1 光波导的基础理论知识 |
| 2.1.1 光波导中的基本方程 |
| 2.1.2 光波导中模式的性质 |
| 2.2 全矢量复耦合模理论 |
| 2.3 基于全矢量复耦合模理论的系列特种结构光栅 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于空芯光纤的倾斜布拉格光纤光栅的矢量模式转换的研究 |
| 3.1 在空芯光纤中写入倾斜布拉格光栅的矢量模式耦合特性的研究 |
| 3.1.1 空芯光纤的矢量模式传输特性 |
| 3.1.2 基于空芯光纤的倾斜布拉格光栅的相位匹配条件 |
| 3.1.3 相关光栅参数对矢量模式耦合特性的影响 |
| 3.2 本章小结 |
| 4 基于涡旋光纤的非对称布拉格光纤光栅的矢量模式转换的研究 |
| 4.1 阶跃型少模光纤中写入非对称布拉格光栅的矢量模式耦合特性分析 |
| 4.1.1 阶跃型光纤的矢量模式传输特性 |
| 4.1.2 基于阶跃型光纤的非对称布拉格光栅的相位匹配条件 |
| 4.1.3 相关光栅参数对矢量模式耦合特性的影响 |
| 4.2 涡旋少模光纤中写入非对称布拉格光栅的矢量模式耦合特性分析 |
| 4.2.1 环形结构涡旋光纤的矢量模式传输特性 |
| 4.2.2 基于涡旋光纤的非对称布拉格光栅的相位匹配条件 |
| 4.2.3 相关光栅参数对矢量模式耦合特性的影响 |
| 4.3 基于自制光纤的非对称布拉格光栅的模式耦合特性研究 |
| 4.3.1 自制光纤的模式传输特性 |
| 4.3.2 基于自制光纤非对称布拉格光栅的模式耦合特性分析 |
| 4.3.3 基于自制光纤非对称布拉格光栅的实验验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于涡旋光纤的倾斜非对称布拉格光纤光栅的矢量模式转换的研究 |
| 5.1 在阶跃型和涡旋光纤中写入倾斜非对称布拉格光栅的对比性研究 |
| 5.1.1 阶跃型与涡旋光纤的矢量模式传输特性的对比性分析 |
| 5.1.2 基于阶跃型和涡旋光纤的倾斜非对称布拉格光栅的相位匹配条件的分析 |
| 5.2 基于环芯结构涡旋光纤的倾斜非对称布拉格光栅的矢量模式耦合特性的分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 在不同激励矢量模式下,基于环芯光纤的倾斜布拉格光纤光栅的矢量模式转换的研究 |
| 6.1 在不同激励矢量模式下,基于环芯光纤的倾斜布拉格光栅的相位匹配条件 |
| 6.2 不同激励矢量模式下,光栅参数对矢量模式耦合特性的影响 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 基于新型特种结构长周期光纤光栅的矢量模式转换的研究 |
| 7.1 在涡旋光纤中写入倾斜长周期光栅的矢量模式转换的研究 |
| 7.1.1 涡旋光纤的矢量模式传输特性 |
| 7.1.2 基于涡旋光纤的倾斜长周期光栅的相位匹配条件 |
| 7.1.3 相关光栅参数对矢量模式耦合特性的影响 |
| 7.2 在反抛物型渐变折射率光纤中写入机械微弯长周期光栅的矢量模式转换的研究 |
| 7.2.1 反抛物型渐变折射率光纤的矢量模式传输特性 |
| 7.2.2 基于反抛物型渐变折射率光纤的机械微弯长周期光栅的相位匹配条件 |
| 7.2.3 相关光栅参数对矢量模式耦合特性的影响 |
| 7.3 本章小结 |
| 8 总结与展望 |
| 8.1 本论文的研究成果 |
| 8.2 下一步拟开展的研究内容 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）面向多维复用的硅基亚波长结构集成光子器件研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写和符号清单 |
| 1 绪论 |
| 1.1 硅基集成光子学概述 |
| 1.2 光互联中的多维复用 |
| 1.2.1 波分复用技术概述 |
| 1.2.2 偏振复用技术概述 |
| 1.2.3 模式复用技术概述 |
| 1.2.4 空间多维光通信技术概述 |
| 1.3 硅基亚波长结构集成光子器件的产生与发展 |
| 1.4 本文内容和创新点 |
| 2 硅基纳米波导与硅基亚波长结构的特性分析与数值仿真方法 |
| 2.1 硅基纳米波导的特性分析 |
| 2.1.1 基于有限差分频域方法的模式特性分析 |
| 2.1.2 基于有限差分时域方法的传输特性分析 |
| 2.2 硅基亚波长结构的特性分析 |
| 2.2.1 基于等效介质理论的折射率特性分析 |
| 2.2.2 基于平面波展开方法的能带特性分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 硅基集成光子器件的制作与测试 |
| 3.1 硅基集成光子器件的制作流程 |
| 3.2 基于光栅耦合器的垂直耦合测试系统 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 基于各向异性调控与色散调控的硅基偏振维度相关器件 |
| 4.1 基于亚波长光栅异质结的超宽带硅基偏振分束器 |
| 4.1.1 超宽带硅基偏振分束器设计 |
| 4.1.2 器件制作与性能测试 |
| 4.1.3 各类硅基偏振分束器的性能对比 |
| 4.2 基于亚波长光栅/弯曲波导混合结构的超宽带硅基起偏器 |
| 4.2.1 超宽带硅基起偏器设计 |
| 4.2.2 器件制作与性能测试 |
| 4.2.3 各类硅基起偏器的性能对比 |
| 4.3 基于亚波长光栅/缺角波导混合结构的超宽带硅基偏振旋转器 |
| 4.3.1 超宽带硅基偏振旋转器设计 |
| 4.3.2 各类硅基偏振旋转器的性能对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于等效介质折射率调控的硅基模式维度相关器件 |
| 5.1 基于浙变折射率模式转换器的硅基多模波导弯曲结构 |
| 5.1.1 多模弯曲传输中的模间串扰问题 |
| 5.1.2 硅基多模波导弯曲结构设计 |
| 5.1.3 低串扰弯曲结构连接的4通道模式复用系统测试 |
| 5.1.4 各类硅基多模波导弯曲结构的性能对比 |
| 5.2 基于Maxwell鱼眼透镜的硅基多模波导交叉结构 |
| 5.2.1 多模交叉传输中的模式相关损耗问题 |
| 5.2.2 硅基多模波导交叉结构设计 |
| 5.2.3 低损耗交叉结构连接的2通道模式复用系统测试 |
| 5.2.4 各类硅基多模波导交叉结构的性能对比 |
| 5.3 基于等效介质薄膜分束镜的硅基多模波导功分器 |
| 5.3.1 多模分束传输中的模间串扰问题 |
| 5.3.2 硅基多模波导功分器设计 |
| 5.3.3 各类硅基多模波导功分器的性能对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 基于连续区束缚态的硅基超光栅 |
| 6.1 连续区束缚态简介 |
| 6.2 面向波长维度调控的硅基超光栅滤波器 |
| 6.2.1 硅基超光栅滤波器设计 |
| 6.2.2 器件制作与性能测试 |
| 6.2.3 各类硅基光学滤波器的性能对比 |
| 6.3 面向空间多维光通信的硅基超光栅光学天线 |
| 6.3.1 硅基超光栅光学天线设计 |
| 6.3.2 器件制作与性能测试 |
| 6.3.3 各类硅基光栅天线的性能对比 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 作者在学期间取得的科研成果 |
（3）拓扑光子晶体光纤（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景 |
| 1.2 光子晶体简介 |
| 1.2.1 光子晶体的能带理论 |
| 1.2.2 光子晶体的数值计算方法 |
| 1.3 光子晶体光纤简介 |
| 1.3.1 光子晶体光纤的导光机制 |
| 1.3.2 光子晶体光纤的制造工艺 |
| 1.4 光纤单偏振单模设计的传统办法 |
| 1.4.1 破缺光纤结构对称性的单偏振单模设计 |
| 1.4.2 基于布拉格光纤的单偏振单模设计 |
| 1.5 论文的研究意义及主要框架 |
| 第2章 拓扑光子学的相关理论及鲁棒性波导的设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 狄拉克方程及其相关理论 |
| 2.2.1 狄拉克方程 |
| 2.2.2 石墨烯模型的狄拉克锥能带结构 |
| 2.2.3 基于狄拉克方程的拓扑物理简介 |
| 2.3 基于光子体系的拓扑能带论 |
| 2.3.1 光子晶体中的狄拉克锥色散 |
| 2.3.2 单向波导设计与体-边对应原理 |
| 2.3.3 谷光子晶体及其拓扑边缘态 |
| 2.3.4 光子能带中的外尔点 |
| 2.4 拓扑光子晶体光纤的研究进展 |
| 2.4.1 基于外尔光子晶体的单向光纤设计 |
| 2.4.2 基于Aubry-André-Harper模型的布拉格光纤 |
| 2.4.3 基于谷光子晶体的光纤设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 光子晶体光纤中的节线和外尔点 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光子晶体中的狄拉克节线型能带 |
| 3.3 石英光纤能带中外尔点的实现 |
| 3.4 能带中外尔点陈数的计算 |
| 3.5 石英光纤结构上的外尔表面态 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 Jackiw-Rossi模型的简介及其实现 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于石墨烯电子能带的Jackiw-Rossi模型的实现 |
| 4.2.1 最近邻跃迁的凯库勒调制 |
| 4.2.2 涡旋调制下零能模的产生 |
| 4.3 Jackiw-Rossi模型在光子体系中的实现 |
| 4.4 狄拉克涡旋拓扑光腔的设计 |
| 4.4.1 光腔的理论建模与仿真计算 |
| 4.4.2 光腔的实验设计及相关性能指标的测量 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 狄拉克涡旋拓扑光子晶体光纤 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 光子晶体光纤中Jackiw-Rossi模型的实现 |
| 5.3 单涡旋光纤设计下的单偏振实现 |
| 5.4 光纤中任意导模数的实现 |
| 5.5 一个倍频程以上的单偏振单模设计 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 狄拉克涡旋光纤的实验方案探讨 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 涡旋的角度离散化 |
| 6.3 离散型涡旋光纤的预制棒设计方案 |
| 6.4 鲁棒性检验 |
| 6.5 适用于空芯光纤设计的拓扑导模 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 论文主要工作的总结 |
| 7.2 未来研究开展的展望 |
| 参考文献 |
| 附录 正文图5.2(e)中的光纤的仿真代码 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）光纤模分复用系统MIMO检测技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 课题研究现状 |
| 1.3 论文主要工作 |
| 2 光纤模分复用系统 |
| 2.1 基于线性传输的模分复用系统传输链路 |
| 2.1.1 Schmidt模式 |
| 2.1.2 主模式 |
| 2.1.3 多段模型 |
| 2.2 模式耦合 |
| 2.2.1 物理起源和耦合模型 |
| 2.2.2 弱耦合和强耦合状态 |
| 2.3 模式色散 |
| 2.3.1 脉冲展宽 |
| 2.3.2 延迟传输和信号处理复杂性 |
| 2.4 模式相关损耗 |
| 2.4.1 光纤损耗的概念 |
| 2.4.2 统计特性 |
| 2.4.3 系统容量和频率分集 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 ML检测算法动态补偿特性研究 |
| 3.1 光纤动态信道模型 |
| 3.2 基于ML检测的信道补偿算法 |
| 3.2.1 LMS算法 |
| 3.2.2 RLS算法 |
| 3.2.3 ML检测算法 |
| 3.3 仿真结果与分析 |
| 3.3.1 MSE结果分析 |
| 3.3.2 误码率性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于多级SINR阈值的MDM系统信号检测 |
| 4.1 传统的MIMO检测算法 |
| 4.2 具有MDL的光纤模分复用系统检测算法可行性分析 |
| 4.3 IRS-MST算法 |
| 4.3.1 多级SINR阈值 |
| 4.3.2 SINR的概率分布 |
| 4.3.3 压扩函数 |
| 4.4 基于模分复用系统的IRS-MST算法仿真 |
| 4.4.1 误码率性能分析 |
| 4.4.2 复杂度分析 |
| 4.5 本章小节 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 论文总结 |
| 5.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（5）同时具备保偏及色散补偿特性的微结构光纤的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景与意义 |
| 1.1.1 微结构光纤的背景与意义 |
| 1.1.2 微结构光纤的偏振保持特性和色散补偿特性 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文内容与章节安排 |
| 第2章 微结构光纤的特性融合分析及数值研究方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 微结构光纤的特性融合分析 |
| 2.3 MSF数值研究方法 |
| 2.3.1 全矢量有限元法 |
| 2.3.2 多极法 |
| 2.3.3 光束传播法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 液晶填充的保偏-色散补偿微结构光纤 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 液晶的光学特性 |
| 3.3 液晶填充的保偏-色散补偿微结构光纤的结构设计 |
| 3.3.1 结构的设计 |
| 3.3.2 液晶孔直径对光纤性能的影响 |
| 3.3.3 包层空气孔对光纤性能的影响 |
| 3.3.4 孔间距对光纤性能的影响 |
| 3.4 设计结果及弯曲损耗分析 |
| 3.4.1 设计结果分析 |
| 3.4.2 弯曲损耗分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 压缩晶格的保偏-色散补偿微结构光纤 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 压缩晶格微结构光纤的设计 |
| 4.2.1 结构的设计 |
| 4.2.2 孔间距对双折射和色散性能的影响 |
| 4.2.3 外芯直径对双折射和色散性能的影响 |
| 4.2.4 包层空气孔对双折射和色散性能的影响 |
| 4.3 设计结果及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 弱耦合的保偏-色散补偿微结构光纤 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 微结构光纤的弱耦合机理和宽带补偿条件 |
| 5.2.1 弱耦合机理 |
| 5.2.2 微结构光纤宽带补偿条件 |
| 5.3 弱耦合保偏-色散补偿微结构光纤的结构设计 |
| 5.3.1 结构的提出 |
| 5.3.2 孔间距对光纤特性的影响 |
| 5.3.3 椭圆率对光纤特性的影响 |
| 5.3.4 外芯空气孔对光纤特性的影响 |
| 5.4 设计结果及分析 |
| 5.4.1 模拟结果 |
| 5.4.2 光纤宽带补偿能力的分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（6）光量子行走中的平衡和非平衡现象（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 第2章 大尺度光量子行走的实验实现 |
| 2.1 经典随机行走和量子行走 |
| 2.2 基于物质比特的量子行走 |
| 2.2.1 中性原子体系 |
| 2.2.2 离子阱体系 |
| 2.2.3 超导体系 |
| 2.3 基于飞行比特的光量子行走 |
| 2.3.1 空间复用 |
| 2.3.2 时间复用 |
| 2.3.3 轨道角动量 |
| 2.4 新型大尺度光量子行走 |
| 2.4.1 实验装置和原理 |
| 2.4.2 实验结果分析 |
| 2.4.3 问题和限制 |
| 第3章 量子行走中平衡态拓扑的研究 |
| 3.1 拓扑不变量的直接测量 |
| 3.1.1 手征对称系统简介 |
| 3.1.2 分步量子行走及其拓扑性质 |
| 3.1.3 量子行走中的本征矢量重构 |
| 3.1.4 直接测量卷绕数的实验设计和结果分析 |
| 3.2 纠缠熵和平衡态拓扑 |
| 3.2.1 量子行走中纠缠的生成和刻画 |
| 3.2.2 Hadamard和动力学失序量子行走中的纠缠动力学 |
| 3.2.3 利用纠缠熵的鲁棒性识别拓扑相及其相变 |
| 第4章 量子行走中非平衡态拓扑的研究 |
| 4.1 动力学拓扑序参数的直接测量 |
| 4.1.1 动力学量子相变和动力学拓扑序参数简介 |
| 4.1.2 实验结果和分析 |
| 4.2 动力学陈数的直接测量 |
| 4.2.1 动力学拓扑不变量和平衡态拓扑不变量 |
| 4.2.2 量子行走中的平衡态拓扑和动力学拓扑 |
| 4.2.3 实验结果和分析 |
| 第5章 非平衡物理中广义热化的研究 |
| 5.1 经典和量子热化理论 |
| 5.1.1 孤立经典系统的热化 |
| 5.1.2 孤立不可积量子系统中的热化 |
| 5.1.3 孤立可积量子系统中的广义热化 |
| 5.2 分步量子行走中的平衡和广义热化 |
| 5.3 实验验证广义本征态热化假说 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（7）基于光纤激光器频率分裂的双折射测量方法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 激光器频率分裂研究进展 |
| 1.2.1 激光频率分裂机理研究进展 |
| 1.2.2 激光频率分裂应用研究进展 |
| 1.3 光学材料双折射测量研究进展 |
| 1.3.1 现有折射率测量方法 |
| 1.3.2 光纤中的双折射测量 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 多纵模光纤激光器频率分裂机理 |
| 2.1 多纵模光纤激光器的频率分裂 |
| 2.2 频率分裂双折射叠加模型 |
| 2.2.1 激光各向异性腔 |
| 2.2.2 光纤激光器中的双折射叠加模型 |
| 2.3 多纵模拍频信号展宽机理 |
| 2.3.1 多纵模激光器模式牵引效应 |
| 2.3.2 多纵模拍频信号展宽机理 |
| 2.4 多纵模拍频频域演化 |
| 2.4.1 多纵模激光器非稳机理 |
| 2.4.2 多纵模频率分裂拍频频域演化 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 线形半外腔光纤激光双折射测量 |
| 3.1 频率分裂法测量插入器件双折射机理 |
| 3.2 半外腔光纤激光器频率分裂测量系统 |
| 3.2.1 插入器件的双折射 |
| 3.2.2 力加载装置设计 |
| 3.2.3 半外腔光纤激光器设计 |
| 3.3 半外腔插入型器件线性双折射测量 |
| 3.3.1 半外腔光纤激光器空腔频率分裂 |
| 3.3.2 插入型器件双折射仿真及叠加频率分裂测量 |
| 3.3.3 插入型器件近红外应力光学常数 |
| 3.4 半外腔插入型器件厚度/折射率测量 |
| 3.4.1 半外腔插入型器件厚度/折射率测量机理 |
| 3.4.2 半外腔插入型器件厚度/折射率测量系统 |
| 3.4.3 波片的厚度/折射率测量 |
| 3.5 半外腔频率分裂光纤激光双折射测量系统误差分析 |
| 3.5.1 激光器波长漂移误差 |
| 3.5.2 插入器件对正误差 |
| 3.5.3 测量环境温度漂移误差 |
| 3.5.4 长时间测量重复稳定性 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 抛磨光纤腔外调制等效双折射测量 |
| 4.1 非对称光纤本征双折射产生机理 |
| 4.2 侧面抛磨光纤等效双折射外部调制及仿真 |
| 4.2.1 阶跃折射率光纤等效平板分层波导模型 |
| 4.2.2 侧面抛磨光纤等效双折射外部调制仿真 |
| 4.2.3 抛磨光纤外调制双折射叠加模型 |
| 4.3 抛磨光纤腔的频率分裂外调制等效双折射测量系统 |
| 4.3.1 侧面抛磨光纤器件制备 |
| 4.3.2 激光器腔镜光栅设计与刻写 |
| 4.3.3 抛磨光纤腔的频率分裂外调制等效双折射测量系统 |
| 4.4 基于抛磨光纤腔频率分裂的实时液体折射率测量实验 |
| 4.4.1 抛磨光纤腔频率分裂液体折射率测量标定 |
| 4.4.2 抛磨光纤腔频率分裂葡萄糖溶液折射率及浓度测量 |
| 4.4.3 抛磨光纤腔频率分裂液体热光系数测量 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 全光纤扭转腔圆双折射测量 |
| 5.1 光纤波导激光器圆双折射产生机理及仿真 |
| 5.1.1 扭转光纤中圆双折射的产生机理 |
| 5.1.2 扭转光纤激光器中圆双折射与线形双折射的分离 |
| 5.1.3 全光纤扭转腔激光器中的琼斯矩阵 |
| 5.2 全光纤扭转腔圆双折射测量 |
| 5.2.1 全光纤扭转腔圆双折射仿真 |
| 5.2.2 全光纤扭转腔圆双折射测量系统 |
| 5.2.3 圆双折射分离及扭转角度测量 |
| 5.3 扭转与拉伸双参量测量 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的学术活动及成果情况 |
（8）基于SPR效应单模单偏振微结构光纤的特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景与意义 |
| 1.1.1 微结构光纤的背景与意义 |
| 1.1.2 全内反射型微结构光纤的导光机理 |
| 1.1.3 单模单偏振微结构的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文内容与章节安排 |
| 第2章 金属表面等离子体共振和有限元数值分析法 |
| 2.1 引言 |
| 2.1.1 表面等离子体共振的定义 |
| 2.1.2 表面等离子体共振的发展 |
| 2.2 表面等离子体激元与表面等离子体共振效应 |
| 2.3 全矢量有限元数值分析法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 空气孔参数对光纤单模单偏振特性的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 一种宽带单模单偏振微结构光纤 |
| 3.3 单层空气孔和双空气孔对光纤单模单偏振特性的影响 |
| 3.3.1 单层空气孔对光纤单模单偏振特性的影响 |
| 3.3.2 双空气孔对光纤单模单偏振特性的影响 |
| 3.4 单空气孔对光纤单模单偏振特性的影响 |
| 3.4.1 单空气孔的位置对光纤单模单偏振特性的影响 |
| 3.4.2 单空气孔的大小对光纤单模单偏振特性的影响 |
| 3.5 窄带单模单偏振微结构光纤的设计 |
| 3.5.1 光纤结构的提出 |
| 3.5.2 设计结果及分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 镀金孔参数对SPP模式的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 镀金孔参数对二阶SPP模式的影响 |
| 4.2.1 镀金孔的位置对二阶SPP模式的影响 |
| 4.2.2 镀金孔的大小对二阶SPP模式的影响 |
| 4.2.3 金层的厚度对二阶SPP模式的影响 |
| 4.3 镀金孔参数对三阶SPP模式的影响 |
| 4.3.1 镀金孔的位置对三阶SPP模式的影响 |
| 4.3.2 镀金孔大小对三阶 SPP 模式的影响 |
| 4.3.3 金层的厚度对三阶SPP模式的影响 |
| 4.4 基于SPR效应窄带单模单偏振微结构光纤的设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于SPR效应宽带单模单偏振微结构光纤的特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于共点模式耦合的宽带单模单偏振微结构光纤 |
| 5.2.1 光纤结构的提出 |
| 5.2.2 设计结果 |
| 5.2.3 单模单偏振微结构光纤其他特性分析 |
| 5.3 基于错位模式耦合的宽带单模单偏振微结构光纤 |
| 5.3.1 光纤结构的提出 |
| 5.3.2 设计结果 |
| 5.3.3 单模单偏振微结构光纤其他特性分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（9）基于互耦量子点自旋VCSELs的动力学行为及其储备池计算研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景及意义 |
| 1.2 量子点自旋VCSEL的研究历程及其动力学研究进展 |
| 1.3 光学储备池计算的研究进展 |
| 1.4 论文的研究内容及结构安排 |
| 第二章 量子点自旋VCSEL的理论研究 |
| 2.1 VCSEL的基本结构与理论模型 |
| 2.2 量子点自旋VCSEL的理论模型 |
| 2.3 量子点自旋VCSEL的动力学行为研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 互耦量子点自旋VCSELs的理论研究 |
| 3.1 互耦量子点自旋VCSELs的理论模型 |
| 3.2 外部参数对互耦量子点自旋VCSELs的动力学行为影响研究 |
| 3.2.1 光泵浦强度 η 和光泵浦极化率P |
| 3.2.2 互耦强度k和耦合延迟时间 τ |
| 3.2.3 失谐频率 ?υ |
| 3.3 内部参数对互耦量子点自旋VCSELs的动力学行为影响研究 |
| 3.3.1 载流子捕获率γ_o |
| 3.3.2 线宽增强因子 α |
| 3.3.3 标准化增益系数h |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于互耦量子点自旋VCSELs的储备池计算 |
| 4.1 储备池计算的理论基础 |
| 4.1.1 传统储备池计算 |
| 4.1.2 单节点延迟型储备池计算 |
| 4.2 互耦量子点自旋VCSELs的储备池计算内部运行方程模型 |
| 4.3 Santa-Fe时间序列预测任务 |
| 4.3.1 互耦量子点自旋VCSELs储备池计算的理论模型 |
| 4.3.2 性能评价指标 |
| 4.3.3 系统仿真结果与性能分析 |
| 4.4 本章小节 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间已发表的论文及专利 |
| 攻读硕士期间参加的科研项目 |
（10）少模光纤特性及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 少模光纤 |
| 1.2 少模光纤在模分复用系统中的研究进展 |
| 1.2.1 模分复用系统的研究背景 |
| 1.2.2 少模光纤的种类及研究现状 |
| 1.3 模式操控器件的研究现状 |
| 1.3.1 模式操控器件的分类 |
| 1.3.2 光纤型模式操控器件的研究现状 |
| 1.4 本论文主要研究内容 |
| 第二章 少模光纤的模式理论及色散特性 |
| 2.1 光纤本征模式理论 |
| 2.1.1 矢量亥姆霍兹方程 |
| 2.1.2 矢量模式 |
| 2.1.3 线性偏振模 |
| 2.1.4 矢量模和线性偏振模的关系 |
| 2.2 光纤中的轨道角动量模式 |
| 2.2.1 光纤中轨道角动量模式的定义 |
| 2.2.2 轨道角动量模式与光纤本征模式之间的关系 |
| 2.3 光纤中的柱矢量模式 |
| 2.4 少模光纤的色散特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 弱耦合光纤的测试与设计 |
| 3.1 弱耦合光纤的模场特性测量 |
| 3.1.1 S~2方法的简介 |
| 3.1.2 S~2方法理论及模式恢复方法 |
| 3.1.3 两模光纤的测试 |
| 3.1.4 椭圆弱耦合光纤的测试 |
| 3.2 弱耦合光纤设计 |
| 3.2.1 光纤的结构与设计原理 |
| 3.2.2 光纤的性能分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 少模光纤中模式演变的表达方法 |
| 4.1 描述偏振态的二维琼斯矢量表达方式 |
| 4.1.1 二维琼斯矢量 |
| 4.1.2 二维琼斯矩阵 |
| 4.1.3 偏振邦加球 |
| 4.2 高阶模式的四维琼斯矢量表达方式及模式邦加球 |
| 4.2.1 四维琼斯矢量 |
| 4.2.2 高阶模式邦加球 |
| 4.2.3 四维琼斯矩阵 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 模式方向可调谐的线性偏振模式的产生及其应用 |
| 5.1 模式方向可调的线性偏振模式的产生 |
| 5.1.1 基本原理 |
| 5.1.2 实验装置 |
| 5.1.3 性能分析 |
| 5.2 全光纤型PDM到MDM的转换 |
| 5.2.1 转换原理 |
| 5.2.2 实验验证及性能分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 模式邦加球上所有模式的产生 |
| 6.1 一阶标量模式邦加球上的模式产生 |
| 6.1.1 应力型少模光纤输入偏振态与输出模式的邦加球映射关系分析 |
| 6.1.2 实验验证和结果分析 |
| 6.2 一阶矢量模式邦加球上模式的产生 |
| 6.2.1 产生原理 |
| 6.2.2 实验验证及性能分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 工作与成果总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录索引表 |
| 读博士期间的学术成果与课题 |
四、Polarization Mode Dispersion Probability Distribution for Arbitrary Mode Coupling（论文参考文献）
- [1]基于新型特种少模光纤光栅的矢量模式转换的研究[D]. 芈月安. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]面向多维复用的硅基亚波长结构集成光子器件研究[D]. 许弘楠. 浙江大学, 2021(01)
- [3]拓扑光子晶体光纤[D]. 林浩. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2021(02)
- [4]光纤模分复用系统MIMO检测技术研究[D]. 龚思雨. 北京交通大学, 2021(02)
- [5]同时具备保偏及色散补偿特性的微结构光纤的研究[D]. 周凡迪. 燕山大学, 2021
- [6]光量子行走中的平衡和非平衡现象[D]. 王琴琴. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [7]基于光纤激光器频率分裂的双折射测量方法研究[D]. 陈恺. 合肥工业大学, 2021(02)
- [8]基于SPR效应单模单偏振微结构光纤的特性研究[D]. 杨骐豪. 燕山大学, 2021
- [9]基于互耦量子点自旋VCSELs的动力学行为及其储备池计算研究[D]. 江潇. 西南大学, 2021(01)
- [10]少模光纤特性及其应用研究[D]. 冯立鹏. 北京邮电大学, 2021