非對(duì)稱(chēng)波導(dǎo)耦合器開(kāi)關(guān)和傳輸特性研究.pdf

1、在目前半透明光網(wǎng)絡(luò)中,仍然采用以電開(kāi)關(guān)為核心的交換技術(shù),但是隨著光纖通信技術(shù)的不斷進(jìn)步與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量的不斷增長(zhǎng),電開(kāi)關(guān)極大的限制了光網(wǎng)絡(luò)的吞吐量,成為限制其進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。為了有效的克服電開(kāi)關(guān)帶來(lái)的電子瓶頸,在未來(lái)全光網(wǎng)絡(luò)中,全光開(kāi)關(guān)將取而代之。全光開(kāi)關(guān)作為超高速、超大容量光網(wǎng)絡(luò)的基石,一直以來(lái)備受關(guān)注。由于非線(xiàn)性定向耦合器能夠?qū)崿F(xiàn)全關(guān)開(kāi)關(guān)操作并且具有較快的開(kāi)關(guān)速度,近年來(lái)成為了研究的熱點(diǎn)。以往的非線(xiàn)性定向耦合器的研究中,一般情況下都假

2、設(shè)組成耦合器的兩波導(dǎo)是對(duì)稱(chēng)的。但是,生產(chǎn)兩個(gè)完全一樣的波導(dǎo)是十分困難的,甚至是不可能的。因此,本文主要研究?jī)煞N兩波導(dǎo)不相同的非對(duì)稱(chēng)非線(xiàn)性定向耦合器,具體的工作和主要研究結(jié)果如下:
　　 首先,我們介紹了兩種非對(duì)稱(chēng)非線(xiàn)性定向耦合器。其中一種由兩不相同的傳統(tǒng)光纖波導(dǎo)組成,稱(chēng)為傳統(tǒng)光纖非對(duì)稱(chēng)非線(xiàn)性定向耦合器:另一種由一正折射材料波導(dǎo)和一負(fù)折射率材料波導(dǎo)組成,稱(chēng)為非線(xiàn)性反向耦合器。在傳統(tǒng)光纖非對(duì)稱(chēng)非線(xiàn)性定向耦合器的研究中,我們首先引入了

3、四個(gè)非對(duì)稱(chēng)參數(shù)來(lái)表示耦合器的非對(duì)稱(chēng)量度,分別為:相速度失配、群速度失配、色散特性差異、有效模場(chǎng)面積差異。在非線(xiàn)性反向耦合器的介紹中,我們首先對(duì)負(fù)折射率材料進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹,另外,還對(duì)兩波導(dǎo)之間的傳播常數(shù)失配做了介紹,并仿真分析了反射譜和傳播常數(shù)失配之間的關(guān)系曲線(xiàn)圖。
　　 其次,我們分別對(duì)描述兩種耦合器中光脈沖傳輸?shù)姆菍?duì)稱(chēng)非線(xiàn)性耦合模方程組和非線(xiàn)性反向耦合模方程組進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。另外,分別采用了適當(dāng)?shù)臍w一化變量對(duì)兩耦合模方程組進(jìn)行

4、了歸一化。
　　 再次,分別采用變分法和分步傅里葉變換數(shù)值模擬法對(duì)光纖非對(duì)稱(chēng)非線(xiàn)性耦合器中的孤子開(kāi)關(guān)特性和孤子傳輸特性進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明,不但開(kāi)關(guān)的閾值功率與非對(duì)稱(chēng)參數(shù)有關(guān),而且脈沖的傳輸演化特性也與非對(duì)稱(chēng)參數(shù)有關(guān)。因此,我們可以通過(guò)選擇合適的非對(duì)稱(chēng)參數(shù),使非對(duì)稱(chēng)非線(xiàn)性定向耦合器具有良好的開(kāi)關(guān)和傳輸特性。
　　 最后,介紹了有限時(shí)域差分法并首次引入了有限空域差分法對(duì)非線(xiàn)性反向耦合模方程進(jìn)行分析。通過(guò)上述兩種方法,首