【正文】 各輸出端口的輸出功率的比值，在具體應(yīng)用中常用相對(duì)輸出總功率的百分比來表示： （）例如對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的型耦合器，1:1或者50:50代表了同樣的分光比，即它們均是輸出為均分的器件，在實(shí)際工程中通常需要各種不同分光比的器件，這就可以通過控制制作過程來改變波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)來得到。因此不同種類的光耦合器之間，插入損耗的差異并不能反映設(shè)計(jì)及制作質(zhì)量的優(yōu)劣。對(duì)于耦合器來說，插入損耗定義為指定輸出端口的光功率相對(duì)全部全部輸出光功率的減少值，該值通常用分貝（dB）來表示： （）其中是第個(gè)輸出波導(dǎo)的輸出損耗，是第個(gè)輸出波導(dǎo)測(cè)得的光功率，是由輸入波導(dǎo)輸入的光功率。具有這種結(jié)構(gòu)的耦合器件稱為多模干涉耦合器。多模干涉耦合器的主要結(jié)構(gòu)是可以同時(shí)傳輸多個(gè)模式（一般大于3個(gè)）的多模波導(dǎo)。值較大的型耦合器有很多重要的應(yīng)用，這些應(yīng)用包括集成光開光、多信道上下路光復(fù)用器、相位陣列波分復(fù)用/解復(fù)用器等。WDM本質(zhì)上是光域上的頻分復(fù)用（FDM）技術(shù)，每個(gè)波長(zhǎng)通路通過頻域的分割來實(shí)現(xiàn)，每個(gè)波長(zhǎng)通路占用一段光纖的帶寬。雙向傳輸?shù)膯栴}可以將兩個(gè)方向的信號(hào)分別安排在不同波長(zhǎng)傳輸即可解決。 WDM的基本原理WDM技術(shù)是為了充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來的巨大帶寬資源，根據(jù)每一個(gè)信道光波的頻率9（或波長(zhǎng)）不同可以將光纖的低損耗窗口劃分為若干個(gè)信道，把光波作為信號(hào)的載波，在發(fā)送端采用波分復(fù)用器（合波器）將不同規(guī)定波長(zhǎng)的信號(hào)合并起來送入一根光纖進(jìn)行傳輸，在接收端再由另一波分復(fù)用器（分波器）將這些不同波長(zhǎng)承載不同信號(hào)的光載波分開。3 波分復(fù)用光傳輸技術(shù)波分復(fù)用是光纖通信中的一種傳輸技術(shù)，它利用了一根光纖可以同時(shí)傳輸多個(gè)不同波長(zhǎng)的光載波的特點(diǎn)，把光纖可能應(yīng)用的波長(zhǎng)范圍劃分為若干個(gè)波段，每個(gè)波段用作一個(gè)獨(dú)立的通道傳輸一種預(yù)定波長(zhǎng)的光信號(hào)。將代入上式得： （）該式?jīng)Q定了傳播常數(shù)的可能值：（1）因子描述了光在軸方向的傳輸，稱為傳播常數(shù)。式()很復(fù)雜，對(duì)階躍折射率光纖可以得到一個(gè)解析式，階躍光纖的折射率分布可以描述為： （225）其中是纖心的半徑，將（）帶入到 ()，得到下面的方程組：, () ()為了簡(jiǎn)化 ()和 ()，我們將定義兩個(gè)新的常數(shù)：；將新定義的常數(shù)帶入 ()和 ()，將得到：上面兩式分別是著名的貝塞爾方程和修正貝塞爾方程其解為貝塞爾函數(shù)： ()其中是階一類貝塞爾函數(shù),是階二類貝塞爾函數(shù)，是階二類修正貝塞爾函數(shù)，是階一類修正貝塞爾函數(shù)，是常數(shù)。式 ()的解是，它描述了光波是如何在軸方向傳播的，一般稱為傳播常數(shù)。另外還可以假設(shè)光波是簡(jiǎn)諧振蕩波，對(duì)這一線性系統(tǒng)，一般可以用基于傅里葉變換的加權(quán)求和來處理，在這些假定下，準(zhǔn)單色光場(chǎng)的電場(chǎng)滿足下面的波動(dòng)方程： ()其中是波數(shù)，是角頻率，是真空中的光速， 是光纖的材料折射率，它是角頻率的函數(shù)，即。波動(dòng)光學(xué)法是從著名的麥克斯韋方程出發(fā)。在這種情況下，光線在光纖中的傳播距離為 ()因此，最大的傳播時(shí)間為： ()上訴兩種光線傳播的時(shí)間差為 ()值得注意的是，傳播時(shí)間差從根本上限制了傳送信息的最大帶寬。這就是幾何光學(xué)關(guān)于光線在光纖中傳輸?shù)幕驹恚捎诠饫w很長(zhǎng)，光在傳播中會(huì)發(fā)生很多次的全反射，為了保證衰減，我們需要百分之百的全反射，因?yàn)槊看畏瓷渲械囊恍↑c(diǎn)衰減在多次反射后將導(dǎo)致巨大的衰減。則在光纖中能發(fā)生全反射的最小角度為 ()當(dāng)光線以臨界角入射時(shí)，入射角記為，根據(jù)幾何關(guān)系，可以用和來表示由和可知： ()稱為光纖的數(shù)值孔徑（NA），是光纖的接收角。纖心和包層的折射率分別是和，空氣的折射率為為了使光線在光纖中傳播，纖心的折射率必須比包層的折射率大，這樣才會(huì)產(chǎn)生內(nèi)全反射。光在光纖中的傳播可以用簡(jiǎn)單的幾何光學(xué)原理來說明。隨著傳輸帶寬用量需求的巨大增長(zhǎng)，尤其是因特網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)的快速增長(zhǎng)，人們對(duì)傳輸帶寬有著巨大的需求，而光纖通信具有海量帶寬、低損耗、輕便緊湊、安全性高的獨(dú)一無二的特點(diǎn)，所以光纖通信是滿足這種帶寬需求的最佳方案。2 光纖中光的傳播使用光波來通信已經(jīng)有五千多年的歷史了。，以及對(duì)模式本征方程的分析，主要對(duì)MMI耦合器的分析。，從其概念、優(yōu)點(diǎn)和原理對(duì)其有一個(gè)簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)。：主要介紹了課題研究的相關(guān)背景、目的、意義以及簡(jiǎn)單的介紹了多模干涉型光耦合器的優(yōu)點(diǎn)。正是由于它的這種特性，從波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)到無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）系統(tǒng)，光耦合器具有不可替代的地位。隨著光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展，光器件的需求無疑也是巨大的，對(duì)其發(fā)展也是一種機(jī)遇和挑戰(zhàn)，如何開發(fā)出性能優(yōu)良、價(jià)格低廉的光器件已成為我們所需要解決的首要問題。用戶需求調(diào)查顯示，為了滿足上述用戶的需求，高端用戶的下行接入需求將達(dá)到20MB~30MB，而到2050時(shí)將會(huì)更高，將達(dá)到50MB~100MB的帶寬需求，這顯然是目前依托電話線的ADSL所能提供的2M~3M的帶寬所不能完成的。在長(zhǎng)距離的光信號(hào)傳輸中，世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了干線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的熱潮，傳輸帶寬和容量都在快速的發(fā)展。多模干涉型光學(xué)耦合器相比于傳統(tǒng)耦合器具有結(jié)構(gòu)緊湊，頻帶較寬以及對(duì)偏振不敏感的特性，已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。s munication needs. WDM technology is the best solution to solve the capacity and rate of optical munication. MMI (MMI) optical coupler because of its pact structure, frequency bandwidth, and do not sensitive to Polarization characteristics is the most important devices for wavelength division multiplexing technology, more and more MMI was used in optical munications.This paper first use the geometrical optics method and wave optics propagation to describes the light in the fiber, and then briefly discusses the light wavelength division multiplexing technology, and then discuss the principle of multimode interference, and further discussion of waveguide devices to pass light the basic principles, and finally through the simulation of the simple MMI coupler, the light field distribution experiments and discussions. From the experiment, the refractive index of the cladding, the waveguide refractive index and waveguide39。從而根據(jù)參數(shù)的選擇來設(shè)計(jì)出適合各種場(chǎng)合的多模干涉型器件。本文首先用幾何光學(xué)法和波動(dòng)光學(xué)法介紹了光在光纖中的傳播，然后簡(jiǎn)單闡述了光的波分復(fù)用技術(shù)，然后討論了多模干涉的原理，再進(jìn)一步的討論了波導(dǎo)器件傳光的基本原理，最后通過對(duì)簡(jiǎn)單的MMI型耦合器的仿真，對(duì)其中光場(chǎng)的分布進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和討論。而波分復(fù)用技術(shù)是解決光通信的容量和速率的最佳解決方案?！? 10 完成論文寫作并進(jìn)行修改?！? 8討論光波在耦合器中光能量的傳輸?！? 5選取耦合器參數(shù)，設(shè)計(jì)多模干涉型光學(xué)耦合器—— 6對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析?！? 3通過組內(nèi)討論，理解多模干涉原理。3．完成本課題的工作方案—— 1查閱相關(guān)資料，閱讀相關(guān)文獻(xiàn)。預(yù)期目標(biāo)： 完成課題分以下幾個(gè)主要階段性目標(biāo)。 3如何對(duì)多模干涉型光耦合器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。2．本課題需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題、解決的思路及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析關(guān)鍵問題：。本課題只研究多模干涉型光耦合器，通過對(duì)多磨干涉光耦合器的就夠參數(shù)的選擇，用OptiBMP設(shè)計(jì)出合理的耦合器，并通過比較不同參數(shù)時(shí)耦合器的性能而選擇出性能最優(yōu)的多模型光耦合器的參數(shù)。在光通信系統(tǒng)使用的各種器件中，光耦合器按照制作工藝以及其主要結(jié)構(gòu)通?？梢苑譃槿廴诶F型和波導(dǎo)型兩種類型的耦合器，波導(dǎo)型光耦合器因?yàn)榫哂谐叽缧。亓枯^輕，而且易于集成等眾多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在集成光學(xué)中得到了大幅的應(yīng)用。 指導(dǎo)教師簽字： 2012年 3 月 日西安郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告課題名稱： 多模干涉型光學(xué)耦合器的仿真設(shè)計(jì) 電子工程 學(xué)院 光電子技術(shù)系 系（部） 光信息科學(xué)與技術(shù) 專業(yè) 0801 班學(xué)生姓名： 熊杰 學(xué)號(hào)： 05083020 指導(dǎo)教師： 時(shí)堅(jiān) 報(bào)告日期： 2012 年 3 月 日 1．本課題所涉及的問題及應(yīng)用現(xiàn)狀綜述近幾十年來，隨著IP業(yè)務(wù)的的迅猛發(fā)展，電信領(lǐng)域各種寬帶業(yè)務(wù)迅速更新，人們期待能在電信網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量保證的寬帶業(yè)務(wù)，光網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)被公為是理想的解決方案?！? 10 完成論文寫作并進(jìn)行修改 主要參考書目(資料)：1基于多模干涉耦合器的集成熱光開關(guān)實(shí)驗(yàn)研究 萬助軍 吳亞明 光學(xué)學(xué)報(bào), 20062多模干涉型集成光學(xué)器件研究進(jìn)展 馬慧蓮 光電子—— 7做一個(gè)關(guān)于多模干涉耦合器的應(yīng)用的專題報(bào)告。—— 4利用軟件建模?！? 2了解多模干涉型光學(xué)耦合器的應(yīng)用，目前的發(fā)展。8 完成論文寫作并進(jìn)行修改。6 對(duì)結(jié)果進(jìn)行整理，討論光波在耦合器中光能量的傳輸及多模干涉耦合器的應(yīng)用。選取耦合器參數(shù)，設(shè)計(jì)多模干涉型光學(xué)耦合器。3通過組內(nèi)討論，理解多模干涉原理。論文作者簽名： 時(shí)間： 年 月 日指導(dǎo)教師簽名： 時(shí)間： 年 月 日西 安 郵 電 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書學(xué)生姓名熊杰指導(dǎo)教師時(shí)堅(jiān)職稱講師學(xué) 院電子工程學(xué)院系 部光電子技術(shù)系專 業(yè) 光信息科學(xué)與技術(shù)題 目多模干涉型光學(xué)耦合器的仿真設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1查閱相關(guān)資料，閱讀相關(guān)文獻(xiàn)。 西 安 郵 電 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）題 目： 多模干涉型光學(xué)耦合器的仿真設(shè)計(jì)  畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠(chéng)信聲明書本人聲明：本人所提交的畢業(yè)論文《多模干涉型光學(xué)耦合器的仿真設(shè)計(jì)》是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立研究、寫作的成果，論文中所引用他人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標(biāo)注；對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式注明并表示感謝。本人完全清楚本聲明的法律后果，申請(qǐng)學(xué)位論文和資料若有不實(shí)之處，本人愿承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。2整理文獻(xiàn)，了解多模干涉型光學(xué)耦合器的應(yīng)用，目前的發(fā)展。4利用軟件建模。5對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟件仿真，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。7 完成一篇英文論文的翻譯。開始日期2012年2月27日完成日期2012年6月10日主管院長(zhǎng)(簽字)2012年3月1日西 安 郵 電 大 學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論文) 工 作 計(jì) 劃 學(xué)生姓名：_ 熊杰 _指導(dǎo)教師：_ 時(shí)堅(jiān) 職稱： 講師 學(xué) 院：_ 電子工程學(xué)院 _ 系部：__光電子技術(shù)系 專 業(yè)： 光信息科學(xué)與技術(shù) 題 目：_ 多模干涉型光學(xué)耦合器的仿真設(shè)計(jì) 工作進(jìn)程起止時(shí)間 工 作 內(nèi) 容—— 1查閱相關(guān)資料，閱讀相關(guān)文獻(xiàn)