随着近年来光纤技术,光电集成和光通信等技术的发展,光通信设备不断朝着功能化,集成化和小型化的方向发展。另一方面,随着人们对带宽的需求日益增高,模分复用技术受到人们的关注。本文将磁光效应与器件集成化和模式复用相结合,研究磁光平面波导和磁光光纤两种磁光谐振环结构的模式特性,并利用磁光谐振环的可调特性分别实现微带线控制的磁流体微环光开关和光纤LP(Linear Polarization)模式的模式检测。本文的主要内容及创新如下:1.利用COMSOL仿真软件分析了两种磁光波导中的模式特性。一种是以磁流体为覆层的硅基平面波导,仿真了外加磁场和波导尺寸对所能支持模式数的影响。为了实现硅基波导器件的单模工作条件,优化确定了硅基波导的横截面宽度和高度为0.6μm?0.25μm,同时获得了基模传播常数随磁场的变化关系。第二种是磁光光纤,重点研究了磁光光纤的模式特性,比较了它与通信中所用少模光纤的不同。将磁光光纤中的空间模式与左右旋圆偏振态相结合,给出了磁光光纤精确模的命名规则。通过理论及仿真分析,得出了磁光耦合系数具有模式依赖性的结论。2.提出了一种微带线控制的磁流体微环光开关芯片结构,其中硅基微环谐振器波导的内外两侧集成有环状金属微带线,且两个环状金属微带线中所通电流方向相反。芯片上覆盖有磁流体,通过改变输入到金属微带线的电流大小可实现光开关功能。以单个微环谐振器情形为例,描述了这种磁流体开关结构的优化设计过程,仿真分析了微环周长、输入输出硅线波导与硅基微环之间耦合器的振幅透过率、磁场强度等参数对磁流体微环光开关特性的影响。仿真表明,在1550nm工作波长处,只需施加150Oe的开关磁场(对应的微带线电流约为447mA)即可实现消光比为10dB的微环光开关功能。3.提出了一种基于磁光光纤环的光纤模式检测方法。首先利用磁光光纤耦合系数对模场和磁场的依赖性,标定出磁光光纤环在不同偏置磁场下各个本征模式的透射率。然后,将包含多个光纤模式的待测光束注入到磁光光纤环中,测量不同磁场强度下待测光束的插入损耗。最后,将线偏振模视为左旋和右旋圆偏振光的叠加,根据前面两步所得信息可计算出所有线偏振模所占比例。采用COMSOL软件对芯径为9μm的磁光光纤环进行了仿真,以三种线偏振模式组成的待测光束为例,验证了该方法的可行性。