【摘 要】
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光纤通信系统容量需求日益剧增，传统单模光纤的传输容量已接近其理论极限，光纤通信容量危机正在逼近，模分复用是解决当前光纤传输容量危机的优选方案之一。论文面向模分复用光传输关键光纤及光纤器件开展研究，旨在应对当前模分复用光传输系统应用推广中所面临的挑战，论文主要研究内容包括：
(1)阐述了少模光纤的模式特性、光子灯笼工作机理及少模光纤和光子灯笼的设计流程，为论文中少模光纤和光子灯笼的设计与制备奠定坚实的理论基础。
(2)利用仿真设计软件ComsolMultiphysics进行特种少模光纤的
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光纤通信系统容量需求日益剧增，传统单模光纤的传输容量已接近其理论极限，光纤通信容量危机正在逼近，模分复用是解决当前光纤传输容量危机的优选方案之一。论文面向模分复用光传输关键光纤及光纤器件开展研究，旨在应对当前模分复用光传输系统应用推广中所面临的挑战，论文主要研究内容包括：
(1)阐述了少模光纤的模式特性、光子灯笼工作机理及少模光纤和光子灯笼的设计流程，为论文中少模光纤和光子灯笼的设计与制备奠定坚实的理论基础。
(2)利用仿真设计软件ComsolMultiphysics进行特种少模光纤的仿真设计，包括熊猫型少模光纤、椭圆芯少模光纤和熊猫型椭圆芯少模光纤，对设计的三种少模光纤的传输性能进行详细分析。熊猫型少模光纤可以打破空间和偏振模式的简并性；椭圆芯结构虽然对抑制偏振模式的耦合作用有限，但是可以有效消除空间模式间的耦合；把熊猫型结构和椭圆芯的方案相结合，可以完全消除少模光纤空间和偏振模式的简并性，提供多个无模式耦合的并行通信信道。
(3)利用仿真设计软件RsoftBPM，开展模群选择性光子灯笼的仿真设计，以模群选择性、模式转换效率及插入损耗为设计目标，完成三模、六模和十模光子灯笼的设计优化，并对其性能进行数值评估。针对光子灯笼高模群选择性和多模式数目之间的矛盾，创新性地提出椭圆芯结构设计和两步拉锥制备方案。
(4)基于VytranGPX-3400多功能光纤处理平台，完成三模光子灯笼的制备，实验验证其具有高模群选择性和低损耗的特点。
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