光纤耦合器的耦合比与耦合区长度的关系仿真

课程设计任务书

学生姓名：专业班级：

指导教师：工作单位：

题目：光纤耦合器的耦合比与耦合区长度的关系仿真

初始条件：

具有一定的光纤光学基础知识，能较好地理解光纤耦合器的工作原理及其性能指标；会使用光学仿真软件，如Beamprop等；具备装有Beamprop或其他光学仿真软件的计算机平台。

要求完成的主要任务：

1.学会使用Beamprop光学仿真软件；

2.学习掌握光纤耦合器的工作原理及其性能指标；

3.利用Beamprop软件进行光纤耦合器的耦合比与耦合区长度的关系仿真，

并对仿真结果进行分析总结。

时间安排：

1．2011年6月27日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。

2．2011年6月28日至2011年7月7日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程设计报告撰写。

3.2011年7月8日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。

指导教师签名：年月日

系主任（或责任教师）签名：年月日

目录

摘要................................................................................................................................ I Abstract ......................................................................................................................... II 1绪论.. (1)

2光纤耦合器简介 (2)

2.1光纤耦合器的原理及制作 (2)

2.2光纤耦合器的类型及结构 (4)

3 Beamprop的使用简介 (6)

4耦合比与耦合区长度的关系仿真 (9)

4.1光纤耦合器的绘制 (9)

4.2仿真的前期准备 (10)

4.3仿真结果 (10)

5个人小结 (13)

参考文献 (14)

摘要

光纤耦合器又称光定向耦合器，是对光信号实现分路、合路、插入和分配的无源器件，应用于基于光纤传输的电信网路、区域网路、光纤传感网路等光纤网络中。它们是依靠光波导间电磁场的相互耦合来工作的，它们的性能指标主要有工作中心波长λ0、附加损耗、耦合比（分束比或分光比）、分路损耗及反向隔离度等。本文将简单分析光纤耦合器的耦合区长度与耦合比的关系，在本次课程设计中采用光学模拟仿真软件Beamprop来进行光纤耦合器的耦合比与耦合区长度的关系的简单仿真分析，得出耦合比与耦合区长度的关系。

关键词：光学耦合器；耦合区；耦合比；仿真

Abstract

Optical coupler is also called directional light coupler, optical signals of optical, all the way to realize, insert and distribution of the passive components, used in the telecommunications network based on optical fiber transmission, regional network, the optical fiber sensing the Internet in the optical fiber network. They depend on optical waveguide electromagnetic field coupling between the work to the performance index, their main job center wavelength lambda 0, additional loss, coupling ratio (divide bundle or spectral ratio), than of optical loss and backward isolation degree, etc. This paper will be a simple analysis of the coupling of optical fiber coupling length and the coupling of area than in the relationship, the course design of the optical simulation software Beamprop to optical fiber coupling of the coupling of the length of the coupling area than and the relationship between the simple simulation analysis, coupled with that than the length of the coupling relationship between area.

Keywords: Optical Coupler; Coupling Area; Coupling Ratio;Simulation

1绪论

随着光纤通信、光纤传感等光网络技术的发展，光纤系统日趋成熟，应用领域不断拓宽，光纤系统的结构日趋复杂，促使各种无源功能器件逐渐发展起来，光纤耦合器就是其中的一种。光纤耦合器又称光定向耦合器，是对光信号实现分路、合路、插入和分配的无源器件，广泛应用于基于光纤传输的电信网路、区域网路、光纤传感网路等光纤网络中。光纤耦合器是光纤与光纤之间进行可拆卸(活动)连接的器件，它是把光纤的两个端面精密对接起来，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去，并使其介入光链路从而对系统造成的影响减到最小。它的性能指标主要有工作中心波长λ0、附加损耗、耦合比（分束比或分光比）、分路损耗及反向隔离度等。光纤耦合器的类型有Y型耦合器、2×2星状耦合器、n×m耦合器、波分复用器，耦合器的结构有光纤型、微器件型、波导型等，其中光纤型耦合器根据制造方法又分熔锥型和研磨型。耦合器等无源器件是光纤传输系统的重要组成部分，只有深入掌握它们，了解它们的各项性能指标，才能设计出适合不同需要的光纤系统。

本次课程设计将利用Beamprop光学仿真软件来对光纤耦合器的性能指标之一耦合比与耦合区的长度的关系进行仿真分析，得出它们之间的关系。Beamprop 是一个高度集成了计算机辅助设计和模拟仿真的专业软件，专用于设计集成光学波导元件和光路。此软件由美国RSOFT公司出品，1994年投入市场，被学院及产业公司的开发设计人员广泛使用。此软件使用先进的有限差分光束传播法(finite-difference beam propagation method)来模拟分析光学器件。用户界面友好，分析和设计光学器件轻松方便。其主程序为一套完善的用于设计光波导元件和光路CAD设计系统，且可控制相关的模拟参数，如：数值参数、输入场以及各种显示、分析功能选项。另一功能为模拟程序，它可以在主程序内或独立执行模拟分析工作，以图形方式显示域的特性以及用户感兴趣的各种数值特性。它一般专门用来做光波导的模拟仿真。