拉盖尔_高斯涡旋光束的传输特性研究_侯乐鑫.pdf

提出了一种基于标记栈技术的两跳相干探测光谱幅度码（SAC）标记交换系统。利用仿真软件，构建了包含两个转发转发器，两个156 Mb / s光谱幅度码标记，与40 Gb / s差分正交相移键控（DQPSK）净荷的光标记交换系统。利用接收光功率与光信噪比（OSNR）分析系统传输性能，并得到：经两个字节传输后，标记与净荷产生的功率代价与OSNR代价均未超过3 dB。

在高速光纤通信系统中码型的选择是决定系统传输质量和光谱效率的主要因素。码型的选择和信道速率、信道波长间隔、光放大器的选择、光放大器放置间隔、光纤的类型、色散管理策略等各种因素密切相关。分析了非归零码(NRZ)、归零码(RZ)和载波抑制归零码(CS-RZ)码型的产生方式及特点。采用单信道和掺铒光纤放大器(EDFA)放大方式对三种码型进行了40 Gb/s的100 km G.652光纤通信传输实验。比较了三种码型的系统传输特性、最佳入纤功率和不同入纤功率下的功率代价:载波抑制归零码最佳入纤功率为9 dBm,功率代价小于非归零码和归零码。结果表明,在相同的色散补偿条件下,载波抑制归零码比归零码和非归零码有更优的非线性容忍度。

设计了无损检测光波沿人体经脉传输特性的实验方案，测量了658 nm光波沿人体手臂心包经脉线与旁开非经脉线方向的漫射光辐出度，分析了光波斩波频率和经脉阻滞对测量光信号的影响。结果表明,658 nm光波沿心包经脉方向和非经脉方向传输时，光强度的衰减遵循一定规律，但衰减程度存在明显的差异，这种差异性具有高度的医学统计意义(P<0.01)。研究表明斩波频率、经脉阻滞对光信号具有一定的影响，即在低频范围内(10-370 Hz)，光信号随着斩波频率的增加而相应减弱，经脉线与非经脉线方向测得光波信号的相对差异随着阻滞压力的增加而增大。研究结果对于揭示人体经脉现象的客观存在以及经脉腧穴理化特性研究具有参考价值。

基于最近发展的描述海洋湍流的空间功率谱函数和线性介质中广义惠更斯-菲涅耳积分公式，推导了多高斯-谢尔模型光束的光强、相干度及光束质量分子M2的解析表达式，研究了海洋湍流对多高斯-谢尔模型光束传输特性的影响。数值计算结果表明，海洋湍流对多高斯-谢尔模型光束传输特性有着重要影响。适当地选择光束参数，在远场光强不仅可以形成平顶分布，而且这种平顶分布在湍流中能够保持相当长的距离，并且多高斯-谢尔模型光束的级次N越大，湍流诱导的光束扩展越小。

基于衍射积分理论和复高斯函数展开法研究了超短脉冲贝塞耳-高斯光束通过圆孔光阑后在自由空间中的传输特性, 推导出解析的传输方程, 并对传输方程进行分析讨论和数值计算分析, 利用计算机软件进行绘图, 给出了归一化功率谱随横向距离的变化关系, 横向光强分布和脉冲波形随截断参数的变化关系。

研究了光学涡旋在光纤中传播特性。从Maxwell方程出发，推导光波导中的波动方程，并进行阶跃光纤传输的本征模式求解，根据光学涡旋模式(OAM模)和线偏振模式(LP模)与矢量模式之间的关系，解出光学涡旋以及线偏振模在光纤中的模式分布，理论分析了光学涡旋在光纤中较LP模的传播优势，并通过计算模拟其在弯折光纤中的传播过程，发现其光场强度空间分布具有周期性旋转特性。研究光纤弯曲半径以及涡旋拓扑荷对光学涡旋传播的影响。光纤弯曲半径越小，传输损耗越大；涡旋拓扑荷越大,传输损耗越大，对应的旋转周期越小。

提出了一种基于黄金分割比的新型长程介质加载表面等离子激元波导(LR-DLSPPW)结构，在通信波长λ0=1.55 μm情形下，运用有限元法对这种波导基模的归一化电场分布、模式有效折射率、衰减常数、传播长度、模式宽度、品质因数和耦合长度等传输特性参数进行了仿真分析计算。结果表明，与不具有黄金分割比的类似波导相比，基于黄金分割比的LR-DLSPPW具有较长的传播长度1.36 mm和较小的模式宽度1.35 μm；另一方面，当介质脊面积保持为0.9 μm2不变且介质脊高宽比值取为黄金分割比时，其品质因数会出现一个超过6.15×105的最大值。此外，当相邻波导之间的间隔超过3 μm时，相邻波导间的串扰可被忽略。显然，这种基于黄金分割比的新型波导结构能够很好地应用于高密度光子集成回路的设计中。

光学显现提取技术是无损检测潜在指印的重要技术手段，而照明激发光源的可用光功率及光斑光强分布的均匀性对指印的光学显现效果及检测率具有重要的影响。采用紫外传输液芯光纤作为指印光学显现系统照明激发光源的导光传输元件，实验测量了液芯光纤在紫外光波段的传输特性，得到了266 nm激光光束在液芯光纤中的传输效率及其随光纤弯曲半径的变化关系，实现了光纤传输出射光束的均匀光强分布，可满足指印显现提取所需的高功率、均匀照明激发条件。研究结果为液芯光纤应用于指印光学显现系统照明激发光源的导光传输提供了实验依据，具有实际应用价值。

光子晶体光纤传输特性的数值模拟分析 运用COMSOL进行仿真模拟