光纤通信第三节光波导的横向耦合和耦合器解析课件.ppt
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- 关 键 词:
- 光纤通信 三节 波导 横向 耦合 耦合器 解析 课件
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1、1-1Copyright Wang Yan2023-1-17Optical fiber communications第三节第三节 光波导的横向耦合和耦合器光波导的横向耦合和耦合器23412 22 2定向耦合器定向耦合器Directional CouplersDirectional CouplersY Y型分支型分支 Y YCouplerCoupler1 1:输入端;:输入端;3 3、4 4:输出;:输出;2 2:理想情况下:理想情况下2 2端无输出端无输出A作用:将光信号进行分路与和路,定向耦合可以作用:将光信号进行分路与和路,定向耦合可以 监测光纤中的光功率监测光纤中的光功率B原理:横向耦合
2、(通过渐消场相互作用)原理:横向耦合(通过渐消场相互作用)1-2Copyright Wang Yan2023-1-17Optical fiber communications二、二、2 22 2定向耦合器定向耦合器(Directional couplersDefinitions)分束比分束比(Splitting Ratio):通过损耗通过损耗(Through put loss):插入损耗插入损耗(excess loss):搭线损耗搭线损耗(Torp loss):43/PP1310PPLgLTHP143lg10PPPLE14lg10PPLTEP1-3Copyright Wang Yan2023-
3、1-17Optical fiber communicationsTap:Tap:搭成窃听电话搭成窃听电话方向性方向性(Directionality)隔离度隔离度 (Isolation)1210PPLD432)(lg10PPPLdB1-4Copyright Wang Yan2023-1-17Optical fiber communications二、耦合方程二、耦合方程(平行)(平行)A:A:思路:分折两波导中波的耦合作用,应把两平行波导看作另一统思路:分折两波导中波的耦合作用,应把两平行波导看作另一统一的体系。来求解这一整体机构中的场,而后分折其耦合物性,由一的体系。来求解这一整体机构中的场,
4、而后分折其耦合物性,由于边界条件复杂,这样做是很困难的。于边界条件复杂,这样做是很困难的。弱耦合理论:在弱耦合情况下,可采用微绕法来使分折简化,相应弱耦合理论:在弱耦合情况下,可采用微绕法来使分折简化,相应的理论称为耦合摸理论,是传输理论的重要组成部分。思想是:相的理论称为耦合摸理论,是传输理论的重要组成部分。思想是:相耦合的两波导中的场,各保持了该波导独立存在时的场分布和传输耦合的两波导中的场,各保持了该波导独立存在时的场分布和传输系数,偶合的小、影响表现在场的复数振幅的沿途变化。系数,偶合的小、影响表现在场的复数振幅的沿途变化。1-5Copyright Wang Yan2023-1-17O
5、ptical fiber communicationsB B、设两波导中的复数振幅、设两波导中的复数振幅a a1 1(z),a(z),a2 2(z).(z).由于偶合作用,他们沿途变由于偶合作用,他们沿途变化。其变化规律可用两独立的一阶微分方程组表示:化。其变化规律可用两独立的一阶微分方程组表示:1122exp()dazdzjkjz az 2211exp()dazdzjkjz a z 失配位相常数失配位相常数,12k k1212,k,k2121两波导的偶合系数,决定于耦合波导的系数也与波长有关。两波导的偶合系数,决定于耦合波导的系数也与波长有关。1-6Copyright Wang Yan202
6、3-1-17Optical fiber communications对间距为对间距为d d的两相同光纤:的两相同光纤:u,wu,w归一化径向相位常数和复位常数归一化径向相位常数和复位常数K K0 0,k,k1 1:0:0阶和阶修正的阶和阶修正的Bessel FuretionBessel Furetion12,21kk当两波导完全相同时,当两波导完全相同时,为实数为实数1 2,2 1kkk2002211/2Kdaukn aVK1-7Copyright Wang Yan2023-1-17Optical fiber communicationsC C、有效耦合条件、有效耦合条件相位匹配条件相位匹配条
7、件D D、方程的解:、方程的解:方程:方程:1212or12,21kkk12 12()dazdzjkaz 21()dazdzjkaz 解:112()exp()exp()azcjkzcjkz212()exp()exp()azcjkzcjkz 初始条件:z=0,a1(0),a2(0)112()(0)cos(0)sinazakzjakz221()(0)cos(0)sinazakzjakz1-8Copyright Wang Yan2023-1-17Optical fiber communications耦合波的传输矩阵耦合波的传输矩阵 1122(0)()cossin0()sincosaazkzjkza
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