高速光通信系统光纤设计开题报告

1. 研究目的与意义

1.1 研究背景

上世纪60~70年代，石英光纤的发明开启了光纤通信领域的新篇章，引领了一场全球范围的通信技术新革命。光纤通信技术问世的这几十年来，以爆炸性的速度不断更新，已经成为当今通信技术的最重要支柱。但截止到目前，市场上常用的光纤传输速率仍旧被限制在100gb/s以下，在很大程度上限制了光纤通信的进一步发展。而光脉冲在光纤中传输时，主要受到光纤的传输损耗和群速度色散的限制。光纤的损耗越大，光脉冲在光纤中的传输距离越小。1987年，随着掺饵光纤放大器的出现，极大地解决了损耗影响传输距离的问题。但光纤的群速度色散会在一定程度上造成光脉冲的展宽，限制了光纤通信的系统比特率，从而限制了信息传输容量。因此，在现代高速光纤通信系统中，传输过程中的累积色散成为限制通信速率的主要因素。在色散补偿方面传统光纤主要采用衬底折射率调制法（dispersionshifted fiber，dsf）和色散补偿型光纤（dispersioncompensatingfiber，dcf）来实现。dsf和dcf虽然能够解决色散问题，但其色散补偿程度受到限制，而且对光纤的材料和制备工艺要求很高。相比之下，光子晶体光纤具有优异的色散补偿能力和较低的色散补偿度变化。这是由于光子晶体光纤的空气孔道结构可以提供更大的非线性光学效应，从而使光的色散特性更易于调控。而且，光子晶体光纤具有比传统光纤更大的色散系数和更小的色散补偿度，这意味着可以更有效地补偿色散，实现更高速、更大容量的光纤通信。为了进一步提高光子晶体光纤的色散补偿特性，许多研究工作已经展开。

2. 研究内容和预期目标

2.1 研究内容

3. 研究的方法与步骤

3.1 研究方法

通过查阅相关文献、掌握相关理论，提出1-2种光纤结构设计，使用仿真软件实现，并利用全矢量有限元方法等分析光纤的特性。通过对光纤结构的参数优化，获得具有较高性能的光纤结构。

4. 参考文献

[1] 苗效方，吴鹏，赵保银，梳状大模场光纤结构的优化设计，红外与激光工程，2019，48(9):;

[2] 叶玉儿，李军依，曹萌等，双模式涡旋光束的轨道角动量的精确识别，激光与光电子学进展，2021，58(18):384-391；

5. 计划与进度安排

1、2月20日～3月20日 查阅文献、收集资料，完成开题报告；

2、3月21日～4月15日 学习光纤基本理论及相关软件使用，确定设计方案；

3、4月16日～5月10日 完成光纤设计及优化，并进行结果分析；