一、常用的波分复用器/解复用器（论文文献综述）
江梦月[1]（2021）在《基于WDM-MDM系统的无MIMO双向传输研究》文中指出随着人们逐渐步入信息化时代,对通信技术和带宽的需求也越来越迫切,扩宽通信容量成了当前人们务须解决的问题。研究表明,通信系统的传输容量已经接近非线性光纤传输的香农极限,使得扩宽通信容量成为当下人们研究的首要方向。基于空间自由度的空分复用（SDM）技术,能够有效地提升通信的传输容量,解决人们当前通信传输所面临的问题。其中采用少模光纤（FMF）当作传输介质来搭建模分复用（MDM）的通信传输系统,被应用的较为广泛,能够有效地扩大系统的通信容量。根据以上需求,我们设计了两种结构:第一,设计了WDM-MDM同模双向传输的系统结构,分析模分复用的原理和双向传输的模型,得到了系统的误码率（BER）;并对波长间插（WI）方案也进行了讨论;根据理论分析,搭建了一种基于波分复用-模分复用（WDM-MDM）无多输入多输出技术（MIMO）的同模光信号的双向传输系统,并给出了试验数据和结果分析。试验中,分别利用三个非简并模式LP01、LP11a/LP11b、LP02/LP21作为双向传输信道。采用12.5km的OM3多模光纤（MMF）作为传输介质,光子灯笼用做模分复用器/模分解复用器,进行了实际的双向传输。并分析了试验传输系统中一些重要源器件的性能。对试验系统的传输损耗（Loss）、传输串扰（Crosstalk）和误码率（BER）进行测量,结果表明,系统的平均传输损耗为-11d B,平均传输串扰为-29d B,BER低于前向纠错限制（FEC-Limit）时,在单向正向/反向传输中,当三个信号达到FEC-Limit阈值时,接收功率灵敏度分别为-17d Bm/-17d Bm,-16d Bm/-15d Bm和-15d Bm/-14d Bm。在双向传输中,三个信道达到FEC阀值分别为-14d Bm/-14d Bm,-13d Bm/-13d Bm,-12d Bm/-12d Bm,说明双向传输造成的功率代价是3d Bm,与我们的理论分析基本一致。说明试验所搭建的传输系统具有性能良好,结构简单,成本较低等特性,且通信容量扩大了两倍。第二,为了改进系统性能,对基于WDM-MDM所搭建的双向传输系统做进一步的优化,在不影响WDM-MDM双向传输系统总通信容量的条件下,本文设计了一种WI方案,对传输系统中相邻信道做1/3 WDM信道间隔偏移,演示了12.5km的OM3 MMF上进行LP01和LP11 2个模式的WI双向传输。结果表明,在无MIMO均衡情况下,WI方案对同模双向传输系统性能有明显的改善。
张强[2]（2021）在《模分复用相干光通信技术研究》文中进行了进一步梳理光纤通信作为电信基础设施的支柱为互联网的持续发展提供了强有力的支撑。近三十年内,计算机系统的处理能力以及宽带互联网的流量需求在摩尔定律的指引下,一直在呈指数级增长,而且这种增长的趋势预计会长期地持续下去。根据预测,全球范围内移动流量将在2022年接近泽字节的里程碑。对于我国来讲,5G、物联网、云计算、大数据等各类新兴业务,对于光纤通信网络的大带宽需求也愈加急迫。目前的光纤通信系统,已经相继利用了单模光纤中关于光波的各个自由度来提高传输容量,包含频率、极化、幅度和相位等,受激光光源、调制器件的物理特性限制,速率提升、波道扩展也达到了瓶颈期。面对各类业务持续不断的流量增长压力,基于空间维度的空分复用技术应运而生并引起了广泛的关注研究。本文以探究模分复用技术在通信系统中现实应用为目标开展,采用IQ调制—相干接收的方式,利用模式选择性光子灯笼为模式的转换器和模式的复用器/解复用器,分别搭建了正交相移键控（Quadrature Phase Shift Keying,QPSK）信号的6×6模分复用实验系统和偏振复用—正交相移键控（Polarization Division multiplexed-Quadrature Phase Shift Keying,PDM-QPSK）信号的3×3模分复用实验系统,测量了系统的各项指标,并对系统的性能进行了分析。论文给出了模分复用通信系统的基本形态和构成要素,接着从麦克斯韦方程组的微分形式入手推导了少模光纤条件下的模式传输特性,再对模分复用系统中模式间的正交性进行了推导分析,详细介绍了现阶段模分复用通信系统中的三个关键性器件,分别是少模光纤、模式转换器和模式复用器/解复用器。使用模式选择性光子灯笼搭建了模分复用通信实验系统,该系统最高支持LP01、LP11a、LP11b、LP21a、LP21b、LP02等6个相互正交的模式作为独立信道,实现信号的复用传输。采用IQ调制—相干接收的方式,记录在每模式分别传输2Gbit/s、8.5Gbit/s等不同速率信号的波形图和星座图,并在接收端对信号进行正交不平衡补偿、时钟恢复、载波相位恢复等离线数字信号处理,分析对比不同传输速率的误码特性曲线,及其对通信系统性能的影响。实验结果表明:当LP01、LP11a、LP11b、LP21a、LP21b、LP02等模式接收功率不小于-37.13d Bm和-35.27d Bm时,各路信号的误码率均可达到10-3以下。在系统的发送端使用偏振合束器对两路QPSK信号进行偏振复用,再通过3×3模分复用系统进行传输,记录在每模式分别传输17Gbit/s、34Gbit/s等不同速率信号的波形图和星座图,并在接收端对信号进行正交不平衡补偿、时钟恢复、偏振解复用、载波相位恢复等数字信号处理,分析对比误码特性曲线。实验结果表明:当LP01、LP11、LP21等模式接收功率不小于-33.59d Bm和-25.32d Bm时,各路信号的误码率均可达到10-3以下。最后对全文的主要研究内容进行了归纳总结并对所搭建的模分复用传输系统提出了优化方案,最后探讨了仍有待于改进和研究的内容与方向。
孙聪雅[3]（2021）在《基于多芯光纤的多维高效光载无线系统的研究》文中指出随着智慧城市、虚拟现实与增强现实等新兴科技的发展,人们对数据流量的需求与日俱增。C-RAN架构无线前传CPRI接口速率过高限制了 B5G/6G系统的发展,模拟光载无线（RoF）技术相比数字化传输技术而言,无需采样和量化,可以有效解决前传接口带宽过高问题。传统RoF阵列系统架构成本高,容量低,不足以满足超大规模无线通信系统对超大带宽、超高容量的需求。针对上述挑战,论文研究了基于多芯光纤（MCF）传输的新一代RoF系统架构,具体的研究内容和创新成果如下:论文采用国产7芯光纤搭建了基于MCF空分复用（SDM）的新一代光纤-无线混合RoF传输系统,通过传输多制式无线信号,从EVM和动态范围两方面分析系统的通信质量。实验结果表明,在仅有MCF的传输链路中,分别传输WLAN和LTE-TDD无线信号,最优EVM值分别为2.33%和2.18%,动态范围分别为10 dB和22 dB;在不同无线距离的光纤-无线混合链路中传输WLAN/LTE-TDD信号,最优EVM≤1.95%,动态范围分别可达17 dB和31 dB。此系统可有效增加前传网络容量,提高光纤资源利用率,降低成本,为下一代B5G/6G系统的容量扩展提供支撑。为了进一步扩展基于MCF的RoF系统容量,论文搭建了基于波分复用（WDM）和SDM的光纤-无线混合RoF传输系统,通过传输多波长多制式无线信号,从EVM和动态范围两方面分析系统的通信质量。实验结果表明,在仅有MCF的传输链路中,传输多波长WLAN信号的最佳EVM≤1.80%,动态范围为18 dB;传输多波长LTE-TDD信号的最佳EVM≤2.40%,动态范围为25 dB。在不同无线距离的光纤-无线混合RoF传输系统中传输WLAN/LTE-TDD信号的最佳EVM≤2.09%,动态范围分别可达27dB和36 dB。此网络架构可充分利用空间和波长多维资源,降低成本,提高系统容量和光纤利用率。
曹原[4]（2021）在《量子密钥分发组网与应用关键技术研究》文中研究指明当今时代,保障网络信息安全已经成为关系国家经济发展、社会稳定乃至国家安全的重要战略任务。量子密钥分发是量子通信的重要分支,对促进战略性新兴产业发展、提升国家安全实力具有重要意义。量子密钥分发网络是一种以量子密钥分发技术为核心的新型网络形态,为保障网络信息安全开辟了一条新的道路。本论文以量子密钥分发组网与应用关键技术为中心,围绕“密钥存储、密钥中继、密钥提供、密钥服务”四个视角展开研究。针对量子密钥分发组网与应用的“灵活化、经济化、高效化、智能化”四个核心挑战,主要完成了量子密钥分发网络“密钥池灵活化构建技术、中继部署成本优化技术、多租户高效率提供技术、软件定义智能服务技术”四项技术创新,攻克了“低码率密钥资源与多业务密钥需求的最优化适配”这一科学问题,为量子密钥分发网络可扩展、高灵活及低时延应用提供了理论支撑,弥补了该领域研究短板,提升了量子密钥分发网络的智能化水平。主要工作和创新点如下:第一,针对“密钥存储”视角的技术挑战:如何进行量子密钥分发网络密钥池的灵活构建,以改进密钥存储灵活性和提升密钥池构建成功率?研究了量子密钥分发网络密钥池灵活化构建技术,提出了一种基于时间调度的量子密钥池构建方法。通过切片化方式将波/纤信道资源划分为更加精细的时/波/纤信道资源,在光纤网络上实现了量子密钥池的灵活构建。设计了面向时间调度量子密钥池构建的整数线性规划模型和基于联合路径/链路的路由、波长与时隙分配算法,分析了固定/灵活密钥消耗、均匀/非均匀时隙分配等问题,挖掘了量子密钥池构建成功率与多参数相互影响的关联关系,实现了量子密钥池构建成功率的灵活提升,使其最高可达100%。第二,针对“密钥中继”视角的技术挑战:如何对量子密钥分发网络多中继部署进行成本优化,以降低密钥中继成本和提升网络安全级别?研究了量子密钥分发网络中继部署成本优化技术,提出了面向可信中继和混合中继部署成本优化的量子密钥分发组网方案。针对可信中继组网场景,通过构建可信中继组网成本模型以及设计整数线性规划模型和启发式算法,提出了基于可信中继的量子密钥分发网络成本优化策略,实现了可信中继的最优部署,相比基准算法（随机路由和信道分配）成本降低31%。针对混合中继组网场景,通过构建混合中继组网成本模型和安全模型以及设计启发式算法,提出了基于混合中继的量子密钥分发网络成本优化策略,相比可信中继方案可使量子密钥分发网络部署成本降低25%、安全级别提升115%。第三,针对“密钥提供”视角的技术挑战:如何实现量子密钥分发网络多租户的高效提供,以提升密钥提供效率和降低租户请求阻塞率?研究了量子密钥分发网络多租户高效率提供技术,率先提出了量子密钥分发网络离线多租户和在线多租户高效提供策略。针对离线多租户场景,设计了离线多租户密钥生成率共享机制,提出了离线多租户密钥分配算法,揭示了离线租户请求成功率和全网密钥资源利用率的联合提升机理,实现了密钥资源供给与离线多租户密钥需求之间的高度均衡。针对在线多租户场景,设计了基于随机调度、匹配调度和最佳适配调度的在线多租户提供算法,提出了基于强化学习的在线多租户高效提供方案,相比三种启发式算法可使在线租户请求阻塞率降低60%、全网密钥资源利用率提升8.96%。第四,针对“密钥服务”视角的技术挑战:如何完成量子密钥分发网络服务的按需定制,以增强密钥服务智能性和降低量子密钥分发服务控制时延?研究了量子密钥分发网络软件定义智能服务技术,提出了一种软件定义量子密钥分发即服务架构,具体构建了软件定义量子密钥分发即服务控制体系,从协议扩展、跨层交互流程、路由和密钥分配策略三个方面提出了软件定义量子密钥分发即服务实现方法。搭建了软件定义量子密钥分发即服务网络实验平台,测试并验证了软件定义控制技术有利于提升密钥服务的智能化水平,将量子密钥分发服务的控制时延从秒级降低至毫秒级。该工作利用软件定义控制技术实现了量子密钥分发服务的智能创建、修改和删除,为量子密钥分发智能化组网与低时延应用奠定了基础。
张艺赢[5]（2021）在《短距离模分复用通信系统中新型少模光纤研究》文中研究表明近年来,随着大数据、云计算、虚拟现实等新兴业务的快速发展,短距离光纤通信的容量负荷也在逐年上升,采用模分复用技术提升传输容量是有潜力的解决方案。在短距离模分复用系统中,为解决模式耦合导致的模式信道串扰问题,多于接收端采用多入多出数字信号处理进行均衡,这一方式会使得系统复杂度上升,成本难以负担。因此,产生了应用弱耦合少模光纤以简化或去除接收端复杂均衡模块的方案,该方案能在保证系统容量的同时降低系统成本。弱耦合少模光纤已成为短距离模分复用系统的核心组成部分。目前应用于模分复用系统的光纤存在模式信道数较少、传输距离较近、模间耦合较强等缺陷。针对以上问题,本论文对用于短距离模分复用系统的新型少模光纤进行了研究,分别提出了具有弱耦合、低弯曲损耗、大模场有效面积等多种优势的新型全反射型及光子带隙型少模光纤,能够有效提升系统传输容量、降低模式信道串扰,从而保证短距离传输的稳定性,降低系统复杂度。本文的主要工作如下:一、全反射型弱耦合少模光纤研究对弱耦合的全反射型少模光纤进行了研究,针对其模式间耦合较大、支持模式数较少,非线性抑制不够理想的问题,设计优化了支持4模式传输的弱耦合阶跃型圆芯少模光纤,该光纤可工作在C波段1550 nm附近,模场有效面积可以达到180 μm2以上,相邻传播模式间最小有效折射率差（Mode Effective Index Difference,Δneff）≈0.00055;兼顾了双包层 W 型光纤与 M 型光纤的理论优势,提出沟槽辅助M型光纤结构,并对工作在O波段,支持5模式的沟槽辅助M型光纤进行了优化。该光纤在兼顾模式数量的同时,可达到超过200m2的大模场有效面积以及较好的抗弯曲性能。该光纤能够实现模式间Δneff超过0.001的弱模式耦合,因此可简化模分复用系统中接收端的多入多出均衡模块,有效降低短距离通信系统的复杂度。二、弱耦合的色散平坦少模光子晶体光纤研究对用于短距离模分复用传输的光子带隙型光子晶体光纤进行了理论研究,利用其高双折射、可控的色度色散与极高的非线性,提出了一种色散平坦弱耦合光子晶体光纤结构,并对其进行了几何参数优化。该光纤具有最大模间Δneff超过9.0×10-3的极弱模式耦合,并可支持10个矢量模式,提升了对矢量模式的利用率。由于采用了有利于色散平坦的设计,该光纤能够达到C波段上10个模式的色散平坦,有应用于波分-模分混合复用的大容量短距离通信系统的潜力。三、弱耦合的光子带隙型少模布拉格光纤研究对弱耦合的光子带隙型布拉格光纤进行了研究,探究了一维光子晶体波导用于模分复用通信的可能性。并提出了两种支持矢量模式传输,能够有效提升模式利用率的少模布拉格光纤结构,对其光子能带和损耗性能进行了理论与数值分析:提出了能够在O+C+L宽波段工作的全固体椭圆芯布拉格光纤,该光纤能支持10个矢量模式,具有超过4×10-4的大模间Δneff、较小的束缚损耗与极低的弯曲损耗;结合同轴光纤的优势,研究并设计了弱耦合的空心同轴布拉格光纤,该光纤在C波段上的矢量模式数可提升到16个,具有极高的光纤容量与对矢量模式利用率,为一维光子晶体光纤应用于短距离模分复用传输提供了思路。四、模分复用无源光网络基础传输验证基于所设计的弱耦合阶跃型圆芯少模光纤及全光纤的模分复用/解复用器件,在无源光网络中实现了传输系统验证,并对接收端串扰来源进行了分析。在接收端测量了不同模式信道的传输功率,该系统中模式耦合导致的接收端模式串扰小于13dB;对误码率及眼图进行了测量,经过12 km的少模传输后,LP01、LP11、LP21三种模式的接收机灵敏度分别为-30.1 dBm、-28.8 dBm、-27.9 dBm左右。由于应用了弱耦合光纤,该系统中可以去除接收端多入多出均衡模块,为弱耦合光纤在短距离传输中提供了可行性。
刘大建[6]（2021）在《高性能硅光滤波器及其应用研究》文中研究指明当前,新一轮科技革命和产业变革在全球持续深入发展,各领域对网络的依赖不断增强,作为其核心支撑的光通信系统、数据中心面临重大挑战。硅基光电子芯片凭借其CMOS兼容、低成本、小尺寸等独特优势,而备受关注。硅光滤波器是其最重要的元件之一,作为关键器件在波分复用和光谱传感等领域被广泛应用。本文围绕高性能硅光滤波器及其应用为主题开展研究。本文首先介绍了集成光学的发展、硅光的优势及其在光通信、光传感等领域的典型应用。之后,本文概述了硅光滤波器的研究现状和发展需求,并对片上硅波导单元器件的仿真设计和测试流程及装置做了简要介绍。其次,本文针对如何获得超大自由频谱范围（FSR）的微环（MRR）滤波器做了深入研究。首先,本文提出了基于多模弯曲波导和弯曲耦合结构的单环滤波器,引入多模弯曲波导以降低弯曲损耗,并优化弯曲耦合结构以调控模式,实现的亚微米尺寸微环滤波器FSR高达93nm,是迄今为止报道的最大值。在此基础上,还进一步提出了基于高阶绝热渐变椭圆环（AEM）的高阶环滤波器,通过引入宽度和曲率均绝热渐变的椭圆环以实现超紧凑微腔,引入弯曲耦合结构以获得所需耦合,实验表明该高阶环滤波器FSR达37nm,为目前报道的高阶MRR的最大纪录。第三,基于多模波导光栅（MWG）,本文研制了两种新型硅光滤波器。首先,针对新通信窗口、重要传感波段—2μm波段,本文首次提出并实现了基于MWG的插分型滤波器,验证的2μm硅光滤波器具有低损耗（～1dB）、高边模抑制比（>20dB）、带宽灵活可调（6～26nm）等优异性能。另外,还提出了一种基于双光栅的偏振不敏感滤波器,该滤波器由一个双偏振模式解复用器和双光栅（包括三角形MWG和矩形MWG）组成,通过巧妙的结构设计和偏振调控以实现偏振不敏感特性,并引入特殊的三角形MWG以减少反射并抑制FP共振,实现了带宽～10nm、FSR不限的偏振不敏感滤波器。第四,基于级联MWG结构,通过调控各MWG光谱特性,本文研制了多种多通道波分复用器,包括四通道粗波分复用器（CWDM）、单纤三向复用器（Triplexer）和单纤四向复用器（Quadplexer）。利用MWG滤波器光谱调控的极高灵活性和扩展性,实现了各类复用器波长、带宽各异的要求;采用切趾技术以降低串扰,并引入了渐变光栅和弯曲波导来抑制FP共振以进一步降低串扰。实验结果表明,各复用器均获得了低损耗、低串扰和平坦响应的高性能特性,且均符合国际标准要求。特别地,对于Quadplexer稀疏的通道波长和不均匀的带宽要求,在其它波导结构滤波器难以实现的情况下,本文多波长、多通道协同设计优化了 MWG的结构及光谱特性,首次在片上实现了高性能Quadplexer。总而言之,在高性能硅光滤波器及其应用方面,本文对基于MRR和MWG的滤波器做了深入且系统的研究,并成功研制了多种高性能的硅光滤波器,为今后大规模的硅光链路系统的集成提供了重要的基石。
蔡春[7]（2021）在《基于多芯光纤的量子密钥分发光网络中的低噪声传输技术研究》文中进行了进一步梳理量子密钥分发（QKD）技术的出现为抵御未来计算能力高速发展带来的信息安全问题提供了新的解决方案。近年来,QKD的理论发展日趋完善,下一步发展的重点将是QKD组网技术,从实施成本及可扩展性等角度出发,将QKD与光网络融合,即搭建QKD光网络,成为了必然的发展趋势,然而经典信号产生的噪声对量子信号的干扰是目前QKD光网络亟需解决的问题之一。本论文围绕如何在现有光网络中实现量子信号与经典信号的共纤传输这一核心问题,重点对QKD光网络中的噪声源和噪声抑制技术展开研究,由于噪声抑制技术与网络架构息息相关,所以本文针对接入网、城域网和城际网三个场景,提出相应的低噪声共纤传输方案,主要的研究工作和创新成果如下:（1）提出一种芯间拉曼散射的功率模型,为抑制噪声提供理论支撑。此前芯间拉曼散射效应只有实验研究,然而不同多芯光纤的参数差别很大,所以实验结论并不具有普适性。本文提出“芯间拉曼散射=芯间串扰的拉曼散射+拉曼散射的芯间串扰”的思想,依此思想推导出芯间拉曼散射的功率模型。在此基础上分析了芯间拉曼散射的性质和对QKD的干扰影响,仿真结果表明芯间拉曼散射功率与芯间耦合系数近似呈线性关系。（2）提出一种基于多芯光纤的波-时复用QKD光接入网架构,并提出了噪声抑制的纤芯-波长分配方案。此前的QKD光接入网都是基于单芯光纤的,本文面向未来接入网的高安全性、大容量、大用户量的需求,提出了基于多芯光纤的QKD光接入网,并论证了量子信号在QKD光接入网中采用波-时复用的优越性。为了应对QKD光接入网的噪声问题,针对所提的接入网架构提出了噪声抑制的纤芯-波长分配方案。最后实验验证了所提接入网应用QKD的可行性和所提纤芯-波长分配方案的有效性,实验中每个用户的安全密钥率最大为1.64 kbps。（3）提出频率交织的QKD城域网噪声抑制共纤传输方案。该方案中,经典信号和量子信号频率交织,该方案的最大优势是频谱利用率高。然后通过实验测量的方法探究了芯间串扰噪声的性质,实验发现后向芯间串扰噪声小于前向芯间串扰噪声,即共纤传输时反向传输优于正向传输。最后完成了共纤传输实验,实验验证了在城域网中,使用频率交织方案可以实现共纤传输,实验中的共纤传输时QKD最大密钥生成率为10.8 kbps,且与QKD单独传输时相比生成率几乎没有下降。（4）提出城际QKD光网络中的统一拉曼散射模型。城际QKD光网络最显着的特征就是传输距离长,此时经典信号需要使用光放大器进行数次放大,放大器的使用大大增加了噪声功率。鉴于此,本文针对BB84协议提出了单向统一拉曼散射模型,针对测量设备无关和相位匹配双场QKD协议提出了双向统一拉曼散射模型。该统一拉曼散射模型同时适用于单芯光纤和多芯光纤,用以衡量有放大器的环境下的拉曼散射噪声功率。基于该模型,对城际光网络中的QKD性能仿真表明相位匹配双场QKD与经典信号共纤传输距离可达300 km,这说明城际QKD光网络中共纤传输是可行的。
卫怡晖[8]（2021）在《硅基模式复用器件研究》文中研究说明当前大数据时代的通信流量不断攀升,各种智能设备和互联网服务越来越普及,电信网络、数据中心、高性能计算等场景对数据的传输容量不断提出更高的要求。作为主流的集成光学研究平台,硅基光电子平台具有CMOS兼容性、低损耗、结构紧凑等优势,可以实现各种功能光电子器件的整合,为传统微电子学的数据容量增长瓶颈提供了解决方案。在硅基平台上,研究人员正发展出多种复用技术,以充分发掘光载波的信号承载力,大大提升单个物理通道中的信道数目,进一步扩大片上光互联的传输容量。在这种背景下,模式复用作为空分复用技术的一种,近年来受到了很多关注和发展。然而关于模式复用仍有许多问题需要解决,一方面,硅基平台的高折射率差导致波导模式对尺寸的敏感性高,实现多通道、高性能、大带宽、工艺容差大的模式复用器很有难度;另一方面,关于集合多种复用技术的多维复用系统方面,相关展示有限并且通道数目仍然不够可观;另外,可以灵活路由模式通道的光网络只有有限的研究,并且网络架构通常比较复杂,功率消耗也很大。因此,本文主要针对这些需求和问题开展了一些研究工作。首先我们尝试对模式、偏振、波长三个复用维度进行整合,采用一种完善的系统架构方式,基于较为稳健的各组件设计方案,包括10通道的绝热演化耦合器的模式复用器、8通道的偏振敏感级联环滤波器,以及偏振控制器件,搭建并实现了一个80通道的多维解复用系统。实验上制作的多维解复用系统具有较低的串扰（-12dB～21dB）和损耗（1.8dB～5dB）,这是目前报道的通道数最多的多维复用系统。关于模式通道的灵活路由问题,我们在硅基平台上引入了光学相变材料,提出和设计了一种可重构分插模式复用器。系统以简单的结构和紧凑的大小,有效实现了三模式系统中模式通道的选择性上/下载,器件具有非易失特性,无需持续的功率注入,可以大大降低可重构系统的能量消耗。设计的器件性能良好,在所有通道和所有状态下,1505-1585nm共80nm带宽内,具有1dB以内的损耗和-20dB以下的串扰。这种设计为未来构建可重构多模光子回路提供了可行的思路。最后,针对模式复用器本身,为了从设计角度优化其性能稳健性,我们对常见的模式复用器结构进行了非常详细的分析,包括很少有文献报道的复用-解复用系统分析,明确了两种复用器结构的限制因素。在此基础上,我们提出了两种新型的设计结构和改进思路,一种是引入亚波长光栅结构调控模式的折射率曲线,理论上证明了,TE模式复用器可以在保持紧凑尺寸的同时,宽度误差下的损耗水平降低一个数量级;另一种改进是对于不同偏振模式采用各自的设计结构,尽量抑制双偏振模式复用器的偏振转化问题。这些分析和思路对于理解和优化模式复用器具有梳理和启发作用,对进一步将模式复用器推向实用是非常有意义的。
庄煜阳[9]（2020）在《基于光子晶体和纳米线波导的波分—模分混合复用/解复用集成器件研究》文中指出随着物联网、云计算、自动驾驶、虚拟现实等流量消耗型应用的快速兴起,通信系统对传输容量、传输速率的需求呈现爆炸式增长,因此需要强大的光纤传输网作为支撑,从而满足其超大容量、超快速率的传输要求。但传统单模光纤的容量现已逼近香农极限,将无法满足日益增长的业务需求。空分复用技术应运而生,它采用少模、多芯或是两者结合的方式增加单根光纤所能够传输的信道数,可以极大地提高系统的传输容量和频谱效率。结合波分、模分复用技术,实现波分-模分混合复用/解复用将是突破容量瓶颈的关键技术之一。近年来,硅光子技术利用其低功耗、高速率以及与CMOS工艺兼容的特性,使光子器件与电子器件的集成变为可能。受硅光子学发展的影响,硅基片上波分、模分及其混合复用/解复用器件得到了越来越多的关注,而该类器件正是新型混合复用系统的关键组成部分。但到目前为止,利用硅光子芯片实现片上波分-模分混合复用/解复用的技术仍处于研究阶段。本文首次提出基于光子晶体和纳米线波导的波分-模分混合复用/解复用器,采用具有高品质因数的光子晶体谐振腔进行波分复用/解复用,并利用纳米线波导进行模分复用/解复用,最终实现了波分和模分复用/解复用器件的片上集成。本文主要针对缩小波分-模分混合复用/解复用器的波长信道间隔、扩大其自由光谱范围、降低其插入损耗进行研究,建立了器件模型,优化了结构参数。论文的主要研究内容如下:（1）构建了微腔-波导耦合简化模型,推导了光子晶体谐振腔型波分复用/解复用器件的耦合模理论。研究了波导-波导耦合机制,提出了通过增大波导间距来抑制非对称定向耦合型模分复用/解复用器件中模式串扰的方法。（2）研究了相位关系对微腔与波导间耦合特性的影响。提出了一种二氧化硅回音壁模式环形腔与硅基光子晶体波导的侧耦合结构,通过实验和理论分析,发现模式匹配是实现微腔-波导高效耦合的前提条件。（3）为了进一步缩小硅基面内型光子晶体波分复用/解复用器件的波长信道间隔,提出了三种类型的光子晶体密集波分复用/解复用器件,分别基于一维光子晶体纳米梁腔、二维光子晶体双反射壁腔,以及二维光子晶体双色腔。利用二维时域有限差分法（2D-FDTD）和二维有限元法（2D-FEM）进行了器件设计和结构参数优化,最终仿真测得这三种类型的光子晶体波分复用/解复用器的信道间隔最小可达0.8 nm。（4）研究了光子晶体波导非对称定向耦合型模分复用/解复用器件在不连续波长处具有高插入损耗的原因,发现周期性介质微扰导致了耦合传输谱的剧烈抖动。对比了纳米线波导型模分复用/解复用器的传输特性,发现后者拥有相对平滑的耦合传输谱,因此更适用于波分-模分混合复用/解复用器件。（5）提出了基于光子晶体和纳米线波导的波分-模分混合复用/解复用集成器件。数值仿真结果表明,该类型器件不仅具有小波长信道间隔（0.8 nm）、大自由光谱范围（500 nm）以及低插入损耗（1.0 d B）的性能特点,还具有非常紧凑的结构。综上所述,本文研究了波分和模分复用/解复用器件中的耦合模理论,构建了微腔-波导耦合简化模型,提出了抑制模式串扰的方案,并探讨了模式匹配对微腔-波导耦合特性的影响。基于理论分析,设计了具有大自由光谱范围和小信道间隔的光子晶体波分复用/解复用器件,并对比研究了光子晶体波导型和纳米线波导型模分复用/解复用器件的耦合传输谱。最后提出了基于光子晶体和纳米线波导的波分-模分混合复用/解复用器件,其同时具有小波长信道间隔、大自由光谱范围和低插入损耗的性能特点。这些学术成果对高速大容量波分-模分混合复用光通信系统以及光子集成芯片的发展具有重要的意义。
王心怡[10]（2020）在《基于硅基光学延迟线的波长-模式脉冲交织器研究》文中提出硅基光电子集成芯片具有尺寸小、集成度高等优点。近年来,它们受到了学术界的广泛关注。随着各类硅基光电子分立器件性能的提高,人们越来越不满足于单一器件的功能实现,而是往大规模集成化方向发展,即把多个电子和光子分立元件集成在同一芯片上,实现复杂的功能。硅基光电子技术以其高集成度和互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容的优势,近些年来在数据通信等领域发挥着重要作用。基于硅光技术,人们对各种类型的激光器、调制器、探测器和光开关展开了深入研究。光延迟线在光通信领域具有很好的应用前景,基于延迟线结构的脉冲复用可以提高光脉冲的重复率,从而生成高频脉冲。高频脉冲在数据通信、光子信号处理、光学模数转换等领域中起着重要作用。本文对基于光延迟线结构的片上集成光子器件进行了研究。利用多种光脉冲交织复用方式,实现了脉冲重复率的提升,可用于对微波信号的高速光采样。首先,论文介绍了延迟线芯片的基本概念和参数指标,并讨论了其具体结构和实现方案。从延迟调节范围、调节精度、传输损耗、功耗和芯片尺寸等角度出发,阐明了延迟线的结构特征,为下文各种脉冲交织器的实现提供理论依据。接着,论文从脉冲复用方式入手,分别研究了波分复用（WDM）和模分复用（MDM）的几个关键器件,并介绍了各种器件结构的工作原理和设计方案。对于MDM器件,本文分析了波导中支持的多种模式,并对波导耦合生成的高阶模式进行了仿真分析。本文还对波长-模式交织器所用到的分立器件和整个系统进行了仿真,证明了波长-模式交织方案的可行性。接着,为了实现脉冲的时分复用,本文提出了一种连续可调的延迟线,该延迟线结合了环形谐振器和马赫-增德尔干涉仪（MZI）开关阵列。开关阵列提供大范围数字式延迟调节,而微环则提供小范围延迟微调。开关采用MZI级联结构,提高了开关消光比。延迟线芯片在60 nm厚的硅波导平台上实现,平均波导损耗为0.35 d B/cm。最大延迟调节范围为1.28 ns,片上插入损耗为12.4 d B,包括由测试端口引起的损耗。在不同延迟时间下,30 Gbps开关键控（OOK）信号通过延迟线芯片传输具有较高的信号保真度。该光学延迟线芯片具有可重构性,可以用于调整脉冲序列。光脉冲多路复用基于延迟线芯片实现,开关被设置为均匀分光比。这样的光时分复用（OTDM）方案可用于产生高重复率脉冲串,可应用于光学采样。调整开关分光比和可调光衰减器（VOA）的衰减值提供不同的脉冲幅度时,可实现准任意波形生成（QAWG）。基于延迟线芯片实现OTDM和QAWG,证明了该芯片的灵活性和可重构性,能作为可编程光信号处理器使用。本文还对如何进一步提升延迟线芯片性能进行了讨论。随后,本文提出并实现了一个基于硅光集成平台的8通道波长-模式光脉冲交织器。波长和模式复用技术相结合,可以提高脉冲的重复率,而同时又不会增加单维度复用的复杂性。交织器使用级联MZI结构作为波分复用（解复用）器,将非对称定向耦合器用作模式复用（解复用）器,并将各种长度的硅波导用作延迟线。论文对交织器各个分立器件参数（如波导损耗、延迟误差和通道带宽等）对交织脉冲的损耗、延迟间隔、峰值能量、脉冲宽度和串扰等一系列指标影响进行了研究,为交织器的实现奠定了基础。实验验证了脉冲序列具有125 ps的时间间隔,延迟误差为3.2%。然后,本文在波长-模式交织器的基础上,将脉冲幅度调节和高速采样功能纳入,构成了一个硅光集成的光学采样系统。高重复率光学采样脉冲是通过将低重复率输入光脉冲与WDM和MDM相结合而获得的。WDM脉冲交织器由具有线性差分延迟的反馈型阵列波导光栅（AWG）构成。它可以实现自动波长对准,且结构紧凑、色散大、损耗低。交织脉冲的幅度可以通过反馈波导中的衰减器进行调节。多模波导中的两个高阶模用来进一步提高脉冲重复率。光学采样脉冲被多模MZI调制器调制,调制器两臂集成了“L型”PN结,提高了调制效率。采样后的脉冲由模式和波长解复用器分开,后端再做并行处理。多模调制器可以实现30 Gb/s OOK调制。多波长脉冲使用由双环耦合马赫-增德尔干涉仪（DR-MZI）构成的WDM滤波器分离,该结构具有较高的消光比。模分复用脉冲交织和分离是由非对称定向耦合器构成的模式复用（解复用）器完成。由于同时使用了波长和模式复用技术,因此脉冲重复率可以大幅提高。在实现的集成芯片中,脉冲重复率提高了8倍,这受限于后端WDM滤波器的数量。所有功能模块,包括高速调制器、偏振分束器、旋转器、延迟线以及WDM和MDM器件,都集成到了单个硅光集成芯片中,充分利用了硅光的集成能力。高速采样芯片的成功研制为在单片上实现模数转换提供了基础。论文最后对研究课题做出了总结,针对硅基脉冲交织器提出了未来研究工作展望。
二、常用的波分复用器/解复用器（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、常用的波分复用器/解复用器（论文提纲范文）
（1）基于WDM-MDM系统的无MIMO双向传输研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 光纤通信发展历程及面临的挑战 |
| 1.1.2 模分复用技术的发展 |
| 1.1.3 波分复用技术的发展 |
| 1.2 波长间插技术的研究现状 |
| 1.3 基于光子灯笼的光纤传输系统研究现状 |
| 1.4 研究内容及结构安排 |
| 第二章 模分复用双向传输原理分析 |
| 2.1 WDM-MDM双向传输系统结构 |
| 2.2 同模模分复用双向传输原理分析 |
| 2.2.1 模分复用原理分析 |
| 2.2.2 双向传输的模型分析 |
| 2.2.3 误码率分析 |
| 2.3 波长间插方案原理分析 |
| 2.4 自适应MIMO均衡 |
| 2.4.1 恒模盲均衡算法 |
| 2.4.2 最小均方误差算法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于光子灯笼的双向传输试验研究 |
| 3.1 同模双向光纤传输系统设计 |
| 3.2 试验设备介绍 |
| 3.2.1 光子灯笼 |
| 3.2.2 光开关连接方式 |
| 3.2.3 掺铒光纤放大器(EDFA) |
| 3.3 同模双向光纤传输系统试验 |
| 3.3.1 传输模式性能测试 |
| 3.3.2 误码率测试及讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于波长间插的模分复用双向传输试验研究 |
| 4.1 波长间插方案分析 |
| 4.2 基于WI方案的WDM-MDM的双向传输系统 |
| 4.3 基于WI方案的试验结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 论文工作总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
（2）模分复用相干光通信技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文的意义和主要研究内容 |
| 第2章 模式复用理论基础及关键器件 |
| 2.1 模分复用通信系统 |
| 2.2 光纤与模式传输特性 |
| 2.2.1 光纤的分类 |
| 2.2.2 模式基本理论 |
| 2.2.3 模式间的正交性 |
| 2.3 模分复用通信系统关键器件 |
| 2.3.1 少模光纤 |
| 2.3.2 模式转换器 |
| 2.3.3 模式复用器/解复用器 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 QPSK信号模分复用系统研究 |
| 3.1 光子灯笼性能测试 |
| 3.2 实验系统 |
| 3.2.1 QPSK信号调制原理 |
| 3.2.2 相干探测解调 |
| 3.2.3 数字信号处理 |
| 3.3 6×2Gbit/s QPSK信号的模分复用传输实验 |
| 3.4 6×8.5Gbit/s QPSK信号的模分复用传输实验 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 PDM-QPSK信号模分复用系统研究 |
| 4.1 实验系统 |
| 4.1.1 PDM-QPSK信号调制原理 |
| 4.1.2 相干探测解调 |
| 4.1.3 偏振解复用算法 |
| 4.2 3×17Gbit/s PDM-QPSK信号的模分复用传输实验 |
| 4.3 3×34Gbit/s PDM-QPSK信号的模分复用传输实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结和展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（3）基于多芯光纤的多维高效光载无线系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 背景 |
| 1.2 无线接入网 |
| 1.2.1 无线接入网的演进 |
| 1.2.2 无线前传 |
| 1.3 前传可行方案分析 |
| 1.3.1 BBU/RRH功能重构 |
| 1.3.2 模拟光载无线前传技术 |
| 1.4 光载无线技术 |
| 1.4.1 光载无线系统 |
| 1.4.2 光载无线技术发展现状 |
| 1.5 论文研究意义与结构安排 |
| 第二章 多维度复用技术原理 |
| 2.1 基于多芯光纤的空分复用技术原理 |
| 2.1.1 传统光纤的结构 |
| 2.1.2 多芯光纤 |
| 2.2 波分复用技术 |
| 2.2.1 波分复用技术原理 |
| 2.2.2 波分复用/解复用器 |
| 2.3 空分复用结合波分复用的发展前景 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 多制式无线信号多芯光纤传输技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 多制式无线信号多芯光纤传输 |
| 3.2.1 系统模型 |
| 3.2.2 实验配置方案 |
| 3.2.3 传输WLAN信号性能分析 |
| 3.2.4 传输LTE-TDD信号性能分析 |
| 3.3 多制式无线信号光纤-无线融合传输 |
| 3.3.1 系统模型 |
| 3.3.2 实验配置方案 |
| 3.3.3 传输WLAN信号性能分析 |
| 3.3.4 传输LTE-TDD信号性能分析 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 多波长多制式多通道光载无线技术研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 空分复用结合波分复用系统性能分析 |
| 4.2.1 系统模型 |
| 4.2.2 实验配置方案 |
| 4.2.3 传输WLAN信号性能分析 |
| 4.2.4 传输LTE-TDD信号性能分析 |
| 4.3 空分复用结合波分复用光纤-无线融合系统性能分析 |
| 4.3.1 系统模型 |
| 4.3.2 实验配置方案 |
| 4.3.3 传输WLAN信号性能分析 |
| 4.3.4 传输LTE-TDD信号性能分析 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 论文工作总结 |
| 5.2 未来研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
（4）量子密钥分发组网与应用关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 量子密钥分发网络技术背景 |
| 1.1.1 量子信息时代网络安全挑战 |
| 1.1.2 量子密钥分发基本概念和原理 |
| 1.1.3 量子密钥分发实现方式和协议 |
| 1.1.4 量子密钥分发网络定义和分类 |
| 1.2 量子密钥分发组网与应用核心挑战 |
| 1.2.1 密钥存储的灵活化 |
| 1.2.2 密钥中继的经济化 |
| 1.2.3 密钥提供的高效化 |
| 1.2.4 密钥服务的智能化 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 国内外研究进展 |
| 1.3.2 国内外标准动态 |
| 1.4 本论文组成和主要工作 |
| 1.4.1 论文组成 |
| 1.4.2 主要工作 |
| 参考文献 |
| 第二章 量子密钥分发网络密钥池灵活化构建技术 |
| 2.1 研究背景 |
| 2.2 量子密钥池构建基本原理和体系架构 |
| 2.3 基于时间调度的量子密钥池构建问题描述 |
| 2.3.1 固定/灵活密钥消耗问题 |
| 2.3.2 均匀/非均匀时隙分配问题 |
| 2.3.3 时隙连续/离散量子密钥池构建问题 |
| 2.4 面向时间调度量子密钥池构建的整数线性规划模型 |
| 2.5 面向时间调度量子密钥池构建的启发式算法 |
| 2.6 仿真及案例分析 |
| 2.6.1 固定/灵活密钥消耗案例分析 |
| 2.6.2 均匀/非均匀时隙分配案例分析 |
| 2.6.3 时隙连续/离散量子密钥池构建案例分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 量子密钥分发网络中继部署成本优化技术 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 量子密钥分发网络可信中继部署成本优化技术 |
| 3.2.1 量子密钥分发网络可信中继基本结构 |
| 3.2.2 量子密钥分发网络可信中继部署体系架构 |
| 3.2.3 基于可信中继的量子密钥分发组网模型 |
| 3.2.4 基于可信中继的量子密钥分发网络成本优化策略 |
| 3.2.5 仿真及案例分析 |
| 3.3 量子密钥分发网络混合中继部署成本优化技术 |
| 3.3.1 量子密钥分发网络混合中继基本结构 |
| 3.3.2 量子密钥分发网络混合中继部署体系架构 |
| 3.3.3 基于混合中继的量子密钥分发组网模型 |
| 3.3.4 基于混合中继的量子密钥分发网络成本优化策略 |
| 3.3.5 仿真及案例分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 量子密钥分发网络多租户高效率提供技术 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 量子密钥分发网络离线多租户高效率提供技术 |
| 4.2.1 量子密钥分发网络离线多租户提供架构 |
| 4.2.2 量子密钥分发网络离线多租户密钥生成率共享机制 |
| 4.2.3 量子密钥分发网络离线多租户提供模型 |
| 4.2.4 量子密钥分发网络离线多租户密钥分配算法 |
| 4.2.5 仿真及案例分析 |
| 4.3 量子密钥分发网络在线多租户高效率提供技术 |
| 4.3.1 量子密钥分发网络在线多租户提供架构 |
| 4.3.2 量子密钥分发网络在线多租户提供模型 |
| 4.3.3 量子密钥分发网络在线多租户提供算法 |
| 4.3.4 基于强化学习的在线多租户高效提供方案 |
| 4.3.5 仿真及案例分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 量子密钥分发网络软件定义智能服务技术 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 量子密钥分发即服务基本原理和功能 |
| 5.3 软件定义量子密钥分发即服务控制体系 |
| 5.4 软件定义量子密钥分发即服务实现方法 |
| 5.4.1 协议扩展 |
| 5.4.2 跨层交互流程 |
| 5.4.3 路由和密钥分配策略 |
| 5.5 软件定义量子密钥分发即服务实验演示 |
| 5.5.1 网络实验平台 |
| 5.5.2 实验演示结果 |
| 5.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 缩略语 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的学术成果目录 |
（5）短距离模分复用通信系统中新型少模光纤研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究背景及研究意义 |
| 1.2.1 模分复用传输系统及其研究现状 |
| 1.2.2 短距离传输模分复用系统及其研究现状 |
| 1.2.3 弱耦合少模光纤及其研究现状 |
| 1.3 本论文的内容安排及创新点 |
| 2 弱耦合少模光纤研究理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 全反射型少模光纤传输理论 |
| 2.2.1 均匀圆波导的基本方程 |
| 2.2.2 光纤中的矢量与标量模式 |
| 2.2.3 有限元法 |
| 2.3 二维光子晶体光纤传输理论 |
| 2.3.1 平面波展开法 |
| 2.3.2 等效折射率法 |
| 2.4 一维光子带隙型布拉格光纤传输理论 |
| 2.4.1 传输矩阵法 |
| 2.4.2 渐近矩阵法 |
| 2.5 少模光纤特性参数研究 |
| 2.5.1 少模光纤的模式耦合 |
| 2.5.2 少模光纤的模场有效面积 |
| 2.5.3 少模光纤的差分模式时延 |
| 2.5.4 光纤弯曲损耗 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 全反射型弱耦合少模光纤研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 弱耦合阶跃型圆芯少模光纤研究 |
| 3.3 弱耦合沟槽辅助M型少模光纤研究 |
| 3.3.1 弱耦合沟槽辅助M型少模光纤结构 |
| 3.3.2 光纤参数对弱耦合性能的影响 |
| 3.3.3 光纤参数对模式特性的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 弱耦合的色散平坦少模光子晶体光纤研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 色散平坦的少模光子晶体光纤研究 |
| 4.2.1 色散平坦的少模光子晶体光纤结构 |
| 4.2.2 光纤参数对弱耦合性能的影响 |
| 4.2.3 光纤参数对色散平坦性能的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 弱耦合的光子带隙型少模布拉格光纤研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 全固态椭圆芯少模布拉格光纤研究 |
| 5.2.1 全固态椭圆芯少模布拉格光纤结构 |
| 5.2.2 光纤参数对弱耦合性能及束缚损耗的影响 |
| 5.2.3 光纤参数对模式特性的影响 |
| 5.3 同轴空心少模布拉格光纤研究 |
| 5.3.1 同轴空心少模布拉格光纤结构 |
| 5.3.2 光纤参数对弱耦合性能的影响 |
| 5.3.3 光纤参数对模式特性的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 模分复用无源光网络基础传输验证 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 模分复用无源光网络实验架构 |
| 6.2.1 少模光纤设计及模式复用/解复用器 |
| 6.2.2 模分复用无源光网络结构 |
| 6.3 模分复用无源光网络传输性能分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论 |
| 7.1 本文工作总结 |
| 7.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（6）高性能硅光滤波器及其应用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 硅基光电子学 |
| 1.2 硅光滤波器概述 |
| 1.2.1 基于马赫-曾德干涉仪的硅光滤波器 |
| 1.2.2 基于微环谐振器的硅光滤波器 |
| 1.2.3 基于波导布拉格光栅的硅光滤波器 |
| 1.2.4 基于阵列波导光栅的硅光滤波器 |
| 1.2.5 总结 |
| 1.3 本论文主要内容及创新点 |
| 1.3.1 主要内容 |
| 1.3.2 主要创新点 |
| 2 硅基集成光电子器件的理论仿真、制备和测试 |
| 2.1 硅波导光学仿真 |
| 2.1.1 硅波导模式理论 |
| 2.1.2 硅波导模式计算 |
| 2.1.3 硅波导的光场传输计算 |
| 2.2 硅基光电子器件的制备 |
| 2.3 硅基光电子器件的测试 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于微环谐振器的硅光滤波器 |
| 3.1 微环谐振器的基本原理 |
| 3.1.1 全通型微环谐振器 |
| 3.1.2 插分型微环谐振器 |
| 3.2 具有超大自由频谱范围的插分型单环滤波器 |
| 3.2.1 结构和设计 |
| 3.2.2 制备和测试 |
| 3.2.3 结果和分析 |
| 3.3 具有超大自由频谱范围的平顶型高阶环滤波器 |
| 3.3.1 结构和设计 |
| 3.3.2 制作和测试 |
| 3.3.3 结果和分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于波导布拉格光栅的硅光滤波器 |
| 4.1 波导布拉格光栅滤波器的基本原理 |
| 4.2 2 μm波段的硅基多模波导光栅滤波器 |
| 4.2.1 结构和设计 |
| 4.2.2 制备和测试 |
| 4.2.3 结果和分析 |
| 4.3 基于双光栅的偏振不敏感光学滤波器 |
| 4.3.1 结构和设计 |
| 4.3.2 制备和测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于级联多模波导光栅的多通道波分复用器 |
| 5.1 面向短距通信的四通道粗波分复用器 |
| 5.1.1 结构和设计 |
| 5.1.2 加工和测试 |
| 5.1.3 结果和分析 |
| 5.2 面向无源光网络的硅基单纤三向复用器 |
| 5.2.1 结构和设计 |
| 5.2.2 制作和测试 |
| 5.2.3 结果和分析 |
| 5.3 面向无源光网络融合升级的硅基单纤四向复用器 |
| 5.3.1 结构和设计 |
| 5.3.2 制备和测试 |
| 5.3.3 结果和分析 |
| 5.3.4 总结和讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 作者在学期间所取得的科研成果 |
（7）基于多芯光纤的量子密钥分发光网络中的低噪声传输技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 QKD概述 |
| 1.1.1 QKD原理 |
| 1.1.2 QKD发展现状 |
| 1.2 QKD光网络技术简介 |
| 1.2.1 QKD光网络现状 |
| 1.2.2 QKD光网络的主要挑战 |
| 1.2.3 QKD光网络的噪声抑制技术 |
| 1.3 论文的主要研究工作及创新点 |
| 1.4 论文结构安排 |
| 第二章 QKD光网络中芯间拉曼散射的数学建模与干扰评估 |
| 2.1 QKD光网络噪声分析 |
| 2.1.1 单芯光纤中的噪声分析 |
| 2.1.2 多芯光纤中的噪声分析 |
| 2.2 芯间拉曼散射噪声模型 |
| 2.2.1 芯间拉曼散射数学模型 |
| 2.2.2 芯间拉曼散射性质分析 |
| 2.2.3 芯间拉曼散射与拉曼散射的比较 |
| 2.3 芯间拉曼散射噪声对QKD的干扰评估 |
| 2.3.1 芯间拉曼散射对BB84-QKD系统的干扰 |
| 2.3.2 数值仿真与结果评估 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 一种基于多芯光纤的波-时复用QKD光接入网 |
| 3.1 基于多芯光纤的QKD光接入网 |
| 3.1.1 QKD光接入网架构 |
| 3.1.2 噪声抑制的纤芯-波长分配方案 |
| 3.2 QKD光接入网的实验验证 |
| 3.2.1 实验方案及结果 |
| 3.2.2 实验结果分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 QKD城域网频率交织共纤传输方案 |
| 4.1 多芯光纤的芯间串扰噪声 |
| 4.1.1 芯间串扰噪声模型 |
| 4.1.2 现有共纤传输方案及其不足 |
| 4.2 QKD城域网频率交织传输方案 |
| 4.2.1 QKD城域网传输架构 |
| 4.2.2 频率交织波长分配方案 |
| 4.3 方案实验验证 |
| 4.3.1 芯间串扰性质的实验研究 |
| 4.3.2 共纤传输实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 城际QKD光网络共纤传输方案 |
| 5.1 城际QKD光网络传输方案 |
| 5.1.1 城际QKD光网络传输架构 |
| 5.1.2 光放大器分析 |
| 5.1.3 城际QKD光网络中的噪声分析 |
| 5.2 统一拉曼散射模型 |
| 5.2.1 双向统一拉曼散射模型 |
| 5.2.2 单向统一拉曼散射模型 |
| 5.3 城际QKD光网络中的常用协议密钥生成率 |
| 5.3.1 相位匹配QKD协议的密钥生成率 |
| 5.3.2 BB84与测量设备无关QKD协议的密钥生成率 |
| 5.4 方案性能仿真分析 |
| 5.4.1 基于单芯光纤的方案分析 |
| 5.4.2 基于多芯光纤的方案分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文的工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 缩写词表 |
| 致谢 |
| 博士期间取得的学术成果 |
（8）硅基模式复用器件研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 硅基集成光子学的发展与优势 |
| 1.2 硅基片上模式复用技术 |
| 1.3 本文工作及创新点 |
| 2 硅光无源器件的仿真,加工及测试方法 |
| 2.1 光波导器件的仿真算法 |
| 2.1.1 光波导模式理论和仿真方法 |
| 2.1.2 光场传输仿真方法 |
| 2.2 硅光无源器件的制备工艺 |
| 2.3 无源器件的测试 |
| 3 模式-偏振-波长多维复用系统 |
| 3.1 多维复用系统架构 |
| 3.2 系统组成单元 |
| 3.2.1 模分(解)复用器 |
| 3.2.2 波分(解)复用器 |
| 3.2.3 偏振合束器 |
| 3.2.4 偏振旋转分束器 |
| 3.3 实验及表征 |
| 3.3.1 制备方法 |
| 3.3.2 测试结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 可重构分插模式复用器 |
| 4.1 相变材料简介 |
| 4.2 器件结构及原理 |
| 4.3 器件设计和优化 |
| 4.4 结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 模式复用器的分析和优化设计 |
| 5.1. 两种常用模式复用器的容差分析 |
| 5.1.1 基于非对称定向耦合器的模式复用器 |
| 5.1.2 基于绝热锥形耦合器的模式复用器 |
| 5.2 基于亚波长光栅结构的模式复用器 |
| 5.2.1 设计原理 |
| 5.2.2 仿真结果 |
| 5.3 混合结构的双偏振模式复用器 |
| 5.3.1 结构与设计 |
| 5.3.2 实验与表征 |
| 5.4 两个通用问题的分析 |
| 5.4.1 模式干涉与系统性能退化 |
| 5.4.2 模式复用器通道数限制 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及专利 |
（9）基于光子晶体和纳米线波导的波分—模分混合复用/解复用集成器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 专用术语注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 硅基片上复用/解复用器件的研究现状 |
| 1.2.1 硅基片上波分复用/解复用器件 |
| 1.2.2 硅基片上模分复用/解复用器件 |
| 1.2.3 硅基片上波分-模分混合复用/解复用器件 |
| 1.3 论文的主要研究内容和创新点 |
| 1.3.1 主要研究内容与章节安排 |
| 1.3.2 论文的创新点 |
| 第二章 波分、模分复用/解复用器件中的耦合模理论 |
| 2.1 波分复用/解复用器件中的耦合模理论 |
| 2.1.1 直接耦合型 |
| 2.1.2 侧耦合型 |
| 2.1.3 三端口下载型 |
| 2.1.4 反射壁下载型 |
| 2.1.5 反射腔下载型 |
| 2.2 模分复用/解复用器件中的耦合模理论 |
| 2.2.1 普适的波导间耦合模方程 |
| 2.2.2 单模波导与单模波导耦合的情况 |
| 2.2.3 单模波导与多模波导耦合的情况 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 模式匹配对光学微腔与波导间耦合特性的影响 |
| 3.1 微腔与波导耦合结构的设计与制作 |
| 3.2 耦合原理分析 |
| 3.3 微腔与波导的侧耦合实验及结果分析 |
| 3.3.1 实验装置的搭建 |
| 3.3.2 实验结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 硅基光子晶体波分复用/解复用器件 |
| 4.1 基于一维光子晶体纳米梁腔的波分复用/解复用器 |
| 4.1.1 一维光子晶体纳米梁腔 |
| 4.1.2 双信道波分复用/解复用器的理论模型 |
| 4.1.3 双信道粗波分复用/解复用器的结构设计与性能分析 |
| 4.1.4 双信道密集波分复用/解复用器的结构设计与性能分析 |
| 4.2 基于二维光子晶体双反射壁腔的波分复用/解复用器 |
| 4.2.1 双反射壁腔型滤波器的理论模型 |
| 4.2.2 双反射壁腔型滤波器的结构设计与性能分析 |
| 4.2.3 三信道密集波分复用/解复用器的理论模型 |
| 4.2.4 三信道密集波分复用/解复用器的结构设计与性能分析 |
| 4.2.5 性能优化 |
| 4.3 基于二维光子晶体双色腔的波分复用/解复用器 |
| 4.3.1 基于Aubry-André模型的二维光子晶体双色腔 |
| 4.3.2 双信道密集波分复用/解复用器的结构设计与性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 硅基光子晶体及纳米线波导模分复用/解复用器件 |
| 5.1 硅基光子晶体波导模分复用/解复用器 |
| 5.1.1 光子晶体波导的模式耦合特性 |
| 5.1.2 光子晶体模分复用/解复用器的理论模型与结构设计 |
| 5.1.3 光子晶体模分复用/解复用器的耦合传输谱研究 |
| 5.2 硅基纳米线波导模分复用/解复用器 |
| 5.2.1 纳米线波导的模式耦合特性 |
| 5.2.2 纳米线波导模分复用/解复用器的结构设计与性能分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 硅基片上波分-模分混合复用/解复用器件 |
| 6.1 硅基片上粗波分-模分混合复用/解复用器 |
| 6.1.1 四信道粗波分-模分混合复用/解复用器的理论模型 |
| 6.1.2 四信道粗波分-模分混合复用/解复用器的结构设计与性能分析 |
| 6.2 硅基片上密集波分-模分混合复用/解复用器 |
| 6.2.1 四信道密集波分-模分混合复用/解复用器的理论模型 |
| 6.2.2 四信道密集波分-模分混合复用/解复用器的结构设计与性能分析 |
| 6.3 硅基片上波分-模分混合复用/解复用器的信道数目拓展 |
| 6.3.1 九信道密集波分-模分混合复用/解复用器的理论模型 |
| 6.3.2 九信道密集波分-模分混合复用/解复用器的结构设计与性能分析 |
| 6.4 硅基片上波分-模分混合复用/解复用器的信道间隔缩小 |
| 6.4.1 小信道间隔的密集波分-模分混合复用/解复用器的理论模型 |
| 6.4.2 小信道间隔的密集波分-模分混合复用/解复用器的结构设计与性能分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读博士学位期间申请的专利 |
| 附录3 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
（10）基于硅基光学延迟线的波长-模式脉冲交织器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 硅基集成光电子器件 |
| 1.2 集成光延迟芯片 |
| 1.2.1 集成光延迟芯片的背景与应用 |
| 1.2.2 集成光延迟芯片的实施方法 |
| 1.2.3 集成光延迟芯片的研究现状 |
| 1.3 时间交替高重频脉冲生成器 |
| 1.3.1 高频脉冲的应用 |
| 1.3.2 时间交织高重频脉冲生成器的研究现状 |
| 1.3.3 时间交织高重频脉冲生成器的面临问题 |
| 1.4 本论文结构安排及主要内容 |
| 第二章 基于延迟线结构的硅基波长-模式脉冲交织核心元件设计 |
| 2.1 硅基光延迟线 |
| 2.1.1 硅基光波导 |
| 2.1.2 移相器和可调衰减器的设计 |
| 2.1.3 光延迟芯片架构设计 |
| 2.1.4 光延迟芯片分析与讨论 |
| 2.2 波长与模式复用器件 |
| 2.2.1 波分复用器件 |
| 2.2.2 模分复用器件 |
| 2.3 基于延迟线的脉冲波长-模式复用器模型与仿真 |
| 2.3.1 脉冲复用分立模型的仿真 |
| 2.3.2 脉冲复用整体模型的仿真 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 大范围连续可调超薄硅波导光延迟线 |
| 3.1 延迟线的设计 |
| 3.2 实验验证 |
| 3.2.1 单级和双级MZI开关的比较 |
| 3.2.2 光延迟特性 |
| 3.2.3 OTDM和 QAWG实验 |
| 3.3 进一步提升光延迟芯片性能的讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 硅基波长-模式脉冲交织器 |
| 4.1 波长-模式脉冲交织器 |
| 4.1.1 脉冲交织器的设计 |
| 4.1.2 不同参数对脉冲交织模型的影响 |
| 4.2 实验验证 |
| 4.2.1 波长脉冲交织器 |
| 4.2.2 波长-模式脉冲交织器 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 硅基波长-模式脉冲交织高速光采样 |
| 5.1 波长-模式脉冲交织光学采样架构 |
| 5.1.1 整体架构 |
| 5.1.2 核心组件的设计 |
| 5.2 实验验证 |
| 5.2.1 波分脉冲交织器 |
| 5.2.2 WDM带通滤波器组 |
| 5.2.3 多模EO调制器 |
| 5.3 总体性能评估 |
| 5.4 脉冲交织器的应用前景讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录一 符号与标记 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
四、常用的波分复用器/解复用器（论文参考文献）
- [1]基于WDM-MDM系统的无MIMO双向传输研究[D]. 江梦月. 南京邮电大学, 2021
- [2]模分复用相干光通信技术研究[D]. 张强. 吉林大学, 2021(01)
- [3]基于多芯光纤的多维高效光载无线系统的研究[D]. 孙聪雅. 北京邮电大学, 2021(01)
- [4]量子密钥分发组网与应用关键技术研究[D]. 曹原. 北京邮电大学, 2021
- [5]短距离模分复用通信系统中新型少模光纤研究[D]. 张艺赢. 北京科技大学, 2021(08)
- [6]高性能硅光滤波器及其应用研究[D]. 刘大建. 浙江大学, 2021(01)
- [7]基于多芯光纤的量子密钥分发光网络中的低噪声传输技术研究[D]. 蔡春. 北京邮电大学, 2021(01)
- [8]硅基模式复用器件研究[D]. 卫怡晖. 浙江大学, 2021(09)
- [9]基于光子晶体和纳米线波导的波分—模分混合复用/解复用集成器件研究[D]. 庄煜阳. 南京邮电大学, 2020
- [10]基于硅基光学延迟线的波长-模式脉冲交织器研究[D]. 王心怡. 上海交通大学, 2020(01)