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《北京交通大学》 2018年
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全光网络关键器件与少模光纤的研究

徐曜  
【摘要】:全光网络是未来网络通讯系统的发展方向,其相对于目前广泛应用的基于光电变换的网络,具有安全度高、容量大、阻塞小等重要优点。全光网络仍需攻克的技术难题包括:发送端的光源适配、传输链路的通信容量扩增,以及网络交换节点的全光化等。针对上述关键技术,本文针对性地研究和阐述了多项内容:发送端方面,搭建了两种多波长光纤激光器和单纵模窄线宽光纤激光器;传输链路方面,对于模分复用系统中广泛应用的少模光纤,提出了一种模式可分辨的表征方法,并对其在外部扰动下的特性变化开展了深入的理论讨论、仿真模拟和实验研究工作;交换节点方面,参与了光交换器件的研制和全光交换系统的搭建,展示了本实验室全光交换的集体研究成果。取得的主要创新成果如下:1、提出了一种基于空间域与频率域扫描的对扰动下光纤中各阶模式分别多参量表征的方法。研究了弯曲、扭转等外部扰动对少模光纤高阶模式的模式强度、群时延差、模斑分布、模式色散等多项特性的影响。实验测试结果与仿真拟合结果高度一致,揭示了少模光纤各阶模式特性在扰动下的变化规律,同时验证了所提出方法的可行性。该方法研究内容全面,仅通过单次测量即可提供精确的、模式阶数可分辨的特性分析数据,为实时表征外部扰动对光纤内传播模式性质的影响提供了极为有效的手段。2、提出并制成了一种基于少模光纤的扭转与位移同步测量传感器。论证了该传感器的测量原理,实验上,将图像识别与光纤传感相结合,实现了扭转与位移的宽范围、高灵敏度同步传感。同时,详细讨论了该传感器测量范围和测量灵敏度之间的制约关系及其调解手段,为设计和制作满足特定需求的光纤传感器提供了依据。3、制成了基于啁啾光栅的多波长可切换光纤激光器和基于取样保偏光栅的多波长可切换光纤激光器。分别对两种激光器激光输出的稳定性、偏振特性、可切换性等进行了测试与讨论。4、制成了基于啁啾光栅非对称腔的窄线宽单纵模光纤激光器。利用带宽较宽(0.1 nm量级)的啁啾光栅制成谱线宽度极窄的单纵模激光器。实验实现20dB线宽8.1 kHz的单纵模窄线宽激光输出,并进行了稳定性、偏振特性等的测试。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TN929.1

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