声明
1 绪论
1.1 空分复用技术的研究意义
1.2 模分复用技术的国内外研究概况
1.2.1 基于自由空间的模分复用技术
1.2.2 基于光纤的模分复用技术
1.2.3 基于硅光集成的模分复用技术
1.3 模式调控的研究意义及国内外研究概况
1.3.1 线性模式调控
1.3.2 非线性模式调控
1.4 本文的主要工作
2 光波导的模式及硅光集成器件理论基础
2.1 SOI波导的模式
2.1.1 SOI波导的基本结构
2.1.2 矩形波导的模式定义
2.1.3 条形波导的偏振及本征模特性
2.2 少模光纤的模式
2.2.1 少模光纤的基本结构
2.2.2 少模光纤的本征模式
2.2.3 少模光纤的LP模式
2.3 环芯光纤的模式
2.3.1 环芯光纤的基本结构
2.3.2 环芯光纤的本征模式
2.3.3 环芯光纤的LP模式
2.3.4 环芯光纤的OAM模式
2.4 集成器件理论基础
2.4.1 定向耦合器基本理论
2.4.2 绝热拉锥结构基本理论
2.4.3 微环谐振器基本理论
2.4.4 多模干涉耦合器基本理论
2.4.5 光栅耦合器基本理论
2.5 本章小结
3 基于硅基非对称波导的高阶模式转换器
3.1 模式转换器的结构与工作原理
3.2 模式杂化与偏振相关性
3.3 不同偏振态下的器件设计
3.3.1 重叠积分计算原理
3.3.2 TM偏振的仿真结果
3.3.3 TE偏振的仿真结果
3.4 基于模式转换器的两模复用系统
3.4.1 绝热拉锥结构中的模式转换
3.4.2 TM偏振的两模复用系统
3.5 本章小结
4 基于硅基微环的环芯光纤中OAM模式激发
4.1 环芯光纤的具体特性
4.2 OAM光束发射器的结构与工作原理
4.2.1 微环回音壁模式的OAM
4.2.2 OAM光束叠加态的产生
4.3 器件设计与测试
4.3.1 基于半解析法的微环设计方案
4.3.2 MMI与光栅耦合器设计
4.3.3 器件特性测试
4.4 环芯光纤中OAM模式的激发
4.4.1 实验装置与耦合调节
4.4.2 实验结果与分析
4.5 器件应用于量子实验的可行性分析
4.5.1 微环耦合参数的优化
4.5.2 系统损耗测试及分析
4.6 本章小结
5 基于硅基模分复用系统的双路逻辑门
5.1 模式相关的四波混频效应
5.1.1 模内四波混频效应
5.1.2 模间四波混频效应
5.2 非线性波导中的多模传输模型
5.2.1 多模非线性薛定谔方程
5.2.2 数值仿真模型
5.3 硅基模分复用系统的设计与测试
5.3.1 多模波导的色散优化
5.3.2 模式相关四波混频的相位匹配
5.3.3 模式相关四波混频的仿真光谱
5.3.4 两模复用系统的设计与测试
5.4 适用于模分复用系统的逻辑门
5.4.1 双路逻辑与门的操作原理
5.4.2 实验结果与分析
5.5 本章小结
6 总结与展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表论文目录
附录2 缩略词中英文对照表
