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本文首先简要介绍了光纤通信的现状及发展,论述了研制新型无源光纤器件对未来光纤通信网络发展的必要性与重要性,然后对新型2×6光纤耦合器进行了理论探讨、建模分析和实验研究。
论文的研究工作主要体现在以下几个方面:
首先,介绍了基本的耦合波导原理,以波动方程和本地正交模式为基础介绍了耦合模式理论,并对耦合系数、耦合波导功率及波导参数进行了讨论。接着介绍了超模理论并对其传播常数和耦合系数进行了分析与讨论。然后,在耦合模理论基础上,讨论了几种常见的光纤耦合器件。
其次,我们从最基本的麦克斯韦方程出发,推导了2×6单模光纤耦合器的耦合波导方程,并建立了2×6单模光纤耦合器的数学模型。对2×6单模光纤耦合方程的耦合系数做了详细的讨论。
再次,我们在2×6单模光纤耦合器的波导方程基础上,讨论了不同注入条件下耦合器各端口的功率分布。在端口2输入功率时,为了找到等分功率的耦合合条件,我们用计算机编制了程序,通过搜索找到了符合要求的耦合系数比,为进一步的科学实验提供了理论基础。
最后,针对该器件的特殊性,我们对传统的融熔光纤拉锥机进行了适当的改造,研制了特殊的工具与夹具,在经过反复试验之后,终于首次成功地制作出了2×6单模光纤耦合器。得到的2×6耦合器的性能测试结果,证实了理论分析得到的结果。该工艺方法适于今后批量生产。