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虽然人们对于海洋的探索从未停止,但到目前为止,对于海域中还是存在着许多未知。水下光缆对于研究海洋技术起到了推动作用,是海底光缆通信的主要传输介质。水下光缆通信具有通信速度快、容量大等优点,是实现国际间远距离通信的重要传输方式。但是由于海底环境较为复杂,有铺设和维修困难等不利因素,导致光缆通信系统的传输性能受到影响。本文简要介绍了论文的研究背景,分析总结了现有光缆与光纤的结构,并对其进行分类。随后研究了分析光纤性能的四种理论方法。下面三部分为本文的主要工作。首先本文参考光子晶体光纤的打孔结构,设计了新型双排八边形排气孔光纤。通过对光纤气孔直径、孔间距等参数的设置,并使用COMSOL软件对其进行仿真,结果得出在波长为1550nm处,该光纤的有效面积达到4491.0Oμm2,使光纤的有效面积得到有效的提升。其次本文以基本阶跃型光纤结构为基础,设计了色散平坦大有效面积阶跃型光纤结构。该光纤的纤芯分为两部分,包层分为三部分。仿真结果得出,该光纤在波长为1200nm到1700nm范围内,光纤的色散值都低于2.50ps/km·nm,有效模场直径最高可达12.20μm。仿真结果证明该光纤具有色散平坦和大有效面积特性。然后通过改变纤芯下凹层的折射率和半径,对光纤传输性能进行优化。结果得出:在纤芯下凹层折射率不变,纤芯下凹层半径为3.26μm时可以得到大于50.00μm的有效模场直径,同时色散低于4.00ps/km·nm的光纤性能。最后本文参考基本渐变型光纤结构,设计了具有低弯曲损耗低色散的渐变型光纤结构。该光纤的纤芯分为两部分,包层分为四部分。由仿真结果得出,该光纤的零色散点移动到波长为1520nm处,当光纤工作波长为1550nm时,其色散值不为零但是小于4.00ps/km·nm,表明光纤具有低色散的特点。同时在弯曲半径为38cm的情况下,光纤的弯曲损耗在波长为1200-1700nm范围内处于10-3dB/km量级,表明该光纤也具有低弯曲损耗的特性。通过掺杂,使纤芯形成下凹层,改变下凹层的半径和折射率可有效控制光纤的零色散点,使得光纤在工作波长时具有低色散的特性。