基于聚合物光波導垂直耦合器的模式轉換與復用研究.pdf

1、人們不斷開拓新技術來提升單模光纖（Single Mode Fiber,SMF）傳輸容量，包括密集波分復用、偏振復用以及高階調制等。然而，隨著計算機技術的快速興起，人們對信息需求量呈現出爆炸式增長。與此同時，單模光纖的傳輸極限估計在100 Tbps左右。不久的將來，單模光纖滿足不了這種信息量增長的需求，因此不得不尋求新技術來進一步提升光傳輸網絡的傳輸容量。模分復用（Mode Division Multiplexing,MDM）技術便是解決

2、該問題的方案之一。
　　模式復用/解復用器和模式轉換器是MDM系統(tǒng)的關鍵器件。就當前研究而言，模式的轉換與復用可以基于光子燈籠、Y分支、長周期光柵以及定向耦合器等波導結構實現。相比較于平面定向耦合器受限于兩波導等高的約束，垂直定向耦合器的設計更加靈活。論文基于垂直定向耦合器設計了LP01-LP21a、LP01-LP21b以及LP01-LP02模式轉換器。由于聚合物材料具有易加工的優(yōu)點，因此選擇 EpoCore和EpoClad分別作

3、為芯層和包層制作器件。論文核心內容如下。
　　首先，論文研究了LP01-LP21a模式轉換。運用耦合模理論設計了LP01-LP21a模式轉換器，并運用微加工工藝制作了器件。制作所得的典型LP01-LP21a模式轉換器偏振弱相關。TE（TM）偏振在1530 nm波長處達到最佳轉換效率達98.2％（94.9%），在C波段隨著波長向長波場移動轉換效率逐漸下降，在1560 nm波長處降至90.1%（88.8%）。該器件的理論設計參數與實際

4、制作所得器件參數基本上是一致的。
　　其次，論文研究了LP01-LP02以及LP01-LP21b模式轉換。區(qū)別于LP01-LP21a模式轉換器的設計，由于LP21b和LP02的簡并性，不能通過模式間直接耦合的方式實現LP01-LP02以及LP01-LP21b模式轉換。論文通過先把LP01耦合到E13，然后通過錐形波導過渡，把E13演變?yōu)長P21b或LP02。制作所得的LP01-LP02模式轉換器件由于多層結構的應力作用，導致器件偏