光子辅助的宽带太赫兹通信技术

首先,介绍了光子辅助的宽带太赫兹通信系统中的关键技术。然后,介绍了大容量和长距离太赫兹无线和有线通信技术方面的研究进展。采用这些关键技术,先后实现了太赫兹信号超过1 Tbit/s的无线传输,以及超过100 Gbit/s太赫兹信号在无太赫兹放大器的情况下无线传输54.6 m。最后,介绍了采用空芯光纤进行有线传输超过100 Gbit/s的太赫兹信号。

介质金属膜椭圆太赫兹空芯光纤的传输特性研究

在金属空芯光纤(MHF)内加介质膜是降低光纤传输损耗的有效方法。采用有限元法研究了介质膜对椭圆MHF在太赫兹波段传输特性的影响。分析结果表明,介质膜的干涉效应使得光纤传输特性随频率变化具有周期性。介质膜能够改变光纤传输模式,增加截止波长和单模传输带宽,提高光纤和光源的耦合效率并降低传输损耗。然而介质膜在低损耗窗口减小了模式双折射。分析结果为光纤结构选择、设计和制作提供了重要参考。

吸收介质膜/金属空芯光纤的太赫兹波传输特性

介质/金属结构空芯光纤是一种有发展前景的太赫兹波传输媒质。介质膜在有效增加内面反射率从而降低传输损耗的同时,其材料吸收会引起附加损耗。讨论了介质材料吸收对太赫兹空芯光纤结构参数的影响。计算结果表明,相比于无吸收的理想介质,吸收介质的最优膜厚变小,最优折射率变大。综合考虑了光纤内直径、介质膜折射率和传输波长等因素,分析了介质膜的材料吸收容限。分析结果表明,吸收容限随光纤内直径减小或传输波长增大而减小。当光纤内直径很小或传输波长很大时,吸收容限可能不存在。分析结果对介质/金属太赫兹空芯光纤的设计和材料选择具有重要参考价值。

介质/金属结构太赫兹空芯光纤的传输特性

理论分析了金属、介质/金属结构空芯光纤在THz波段的模式结构和传输特性。金属空芯光纤支持TE11模式,介质/金属空芯光纤的介质膜厚在取最优值时支持HE11模式。对于波长为200μm的太赫兹波,内径为1mm的两种空芯光纤,TE11和HE11模式的损耗分别为8.4dB/m和2dB/m。为优化介质/金属结构空芯光纤的传输性能,分析了金属和介质材料的光学常数对衰减系数的影响。基于几种已发表的金属在太赫兹波段的光学常数,计算结果表明铝是最好的选择;初步测量结果显示,在各种树脂材料中聚乙烯在THz波段吸收较小,并且其折射率接近介质膜的最优值1.41,为太赫兹波空芯光纤中介质膜材料的理想选择。

基于空芯反谐振光纤的三芯结构宽带耦合器设计

提出一种基于三芯结构空芯反谐振光纤的太赫兹耦合器。采用有限元分析法对太赫兹光纤的模式特性进行分析,并基于耦合理论得到其耦合特性曲线。仿真结果表明,三芯结构模式具有比单芯结构更低的传输损耗,其耦合长度可通过改变纤芯间隔和隔离包层管的间隙进行调节。采用长度为223.2 mm的三芯结构空芯光纤可以实现插入损耗小于3.5 dB、带宽达到0.52 THz的宽带、均匀分束。