收藏本站
《天津理工大学》 2015年
加入收藏

薄包层光纤光栅理论及色散特性研究

王静怡  
【摘要】:本论文主要从以下三大部分进行阐述:光纤光栅传输理论分析、均匀光纤光栅传输特性分析以及基于两种介质模型的啁啾长周期光纤光栅色散特性的数值分析。作为色散补偿器件的一种,光纤光栅具有体积小、插入损耗低、色散补偿值大等多方面优点,而在当今光通信系统中应用最为广泛。通常,光纤可以看作三层介质圆柱形光波导,但由于三层光纤介质模型纤芯模与包层模本征方程以及场分布均比较复杂,在一般情况下,可以简化看作两层光纤介质模型来进行计算分析。但是在光纤的包层很薄,即包层半径较小时,利用两层、三层这两种光纤介质模型的本征方程计算所得的纤芯模有效折射率会有较大差别。本文主要以光纤光栅的耦合模理论和传输矩阵法为主要理论,结合两种光纤介质模型的本征方程所得纤芯模有效折射率的差别,对薄包层光纤光栅的传输与色散特性进行仿真分析。本文的主要研究内容包括:(1)为了更加准确研究薄包层光纤光栅的传输特性,本文基于单轴晶体光纤的两层介质模型与三层介质模型所得纤芯模有效折射率的差别,首先分别对基于两种介质模型的薄包层布拉格光纤光栅FBG的中心波长、带宽的差别进行仿真分析,后又仿真分析了基于两种介质模型的薄包层长周期光纤光栅LPFG的中心波长、带宽的差别。并根据所得数据,分别仿真了FBG和LPFG的透射谱、时延以及色散。结果表明:对于薄包层光纤,两层、三层光纤介质模型的中心波长和带宽有较大差别,并且包层半径越小,差别越大。并仿真分析光栅的长度以及折射率调制深度等参数对传输与色散性能的影响。发现光栅的长度越长、折射率调制深度越小,均有利于增大其色散补偿能力。(2)为了进一步研究两种介质模型薄包层光纤光栅的色散性能,本文对基于两种介质模型的啁啾长周期光纤光栅CLPFG色散进行了数值分析。首先分析比较了低阶模式下,光纤光栅包层半径与包层模序数对两种介质模型色散的影响。发现包层模序相同时,包层半径越大,其色散值越小;包层半径相同时,包层模序越大,其色散值越大。在相同的包层半径与包层模序时,两层光纤介质模型的色散值始终略高于三层光纤介质模型。其次利用分段均匀的传输矩阵法分别仿真分析啁啾系数和折射率调制深度对CLPFG传输谱、时延以及色散性能的影响。研究发现,在一定条件下,适当降低啁啾系数与折射率调制深度均可提高啁啾长周期光纤光栅的色散补偿性能。
【关键词】:光纤光学 单轴晶体光纤介质模型 薄包层光纤光栅 啁啾光纤光栅 色散
【学位授予单位】:天津理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN253
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-10
  • 第一章 绪论10-16
  • 1.1 光纤通信的概述及发展10-11
  • 1.1.1 光纤通信的概述10
  • 1.1.2 光纤通信的发展10-11
  • 1.2 光纤光栅简介11-12
  • 1.2.1 光纤光栅的发展11
  • 1.2.2 光纤光栅的特性11-12
  • 1.2.3 光纤光栅的分类12
  • 1.3 光纤光栅在光通信的应用12-14
  • 1.3.1 光纤放大器的增益平坦化器件12-13
  • 1.3.2 色散补偿与脉冲压缩13
  • 1.3.3 光纤激光器13-14
  • 1.4 光纤色散和光纤光栅的色散补偿14
  • 1.5 论文的主要内容和创新点14-16
  • 1.5.1 论文的主要内容14-15
  • 1.5.2 论文的主要创新点15-16
  • 第二章 光纤光栅的基本理论16-26
  • 2.1 规则光波导的本征模以及模的正交性16-18
  • 2.2 光纤Bragg光栅FBG传输特性分析18-22
  • 2.2.1 耦合模理论18-21
  • 2.2.2 带宽21
  • 2.2.3 传输矩阵21-22
  • 2.3 长周期光纤光栅LPFG传输特性分析22-25
  • 2.3.1 耦合模理论22-24
  • 2.3.2 带宽24-25
  • 2.4 本章小结25-26
  • 第三章 薄包层布拉格光纤光栅与长周期光纤光栅传输与色散的特性分析26-38
  • 3.1 两种介质模型光纤的模式理论基础26-29
  • 3.1.1 两层介质模型光纤模式26-27
  • 3.1.2 三层介质模型光纤模式27-28
  • 3.1.3 两种介质模型纤芯模有效折射率差别28-29
  • 3.2 啁啾Bragg光纤光栅色散理论29-31
  • 3.2.1 啁啾Bragg的色散补偿原理30-31
  • 3.2.2 传输矩阵法分析CFBG的色散31
  • 3.3 薄包层Bragg光纤光栅FBG的传输与色散特性31-35
  • 3.3.1 基于两种光纤介质模型的传输与色散特性仿真31-33
  • 3.3.2 参数对薄包层FBG传输与色散性能的影响33-35
  • 3.4 薄包层长周期光纤光栅LPFG的传输与色散特性35-37
  • 3.4.1 基于两种光纤介质模型的传输与色散特性仿真35-36
  • 3.4.2 参数对薄包层LPFG传输与色散性能的影响36-37
  • 3.5 本章小结37-38
  • 第四章 基于两种光纤介质模型啁啾长周期光纤光栅色散特性的数值分析38-49
  • 4.1 啁啾长周期光纤光栅CLPFG的色散理论38-41
  • 4.1.1 啁啾长周期光纤光栅CLPFG色散补偿原理38-39
  • 4.1.2 传输矩阵法分析CLPFG的色散39-41
  • 4.2 基于两种光纤介质模型啁啾长周期光纤光栅CLPFG色散特性的比较41-47
  • 4.2.1 包层半径r_2=10um,包层模序数m=3 阶42-43
  • 4.2.2 包层半径r_2=12.45um,包层模序数m=3 阶43-45
  • 4.2.3 包层半径r_2=12.45um,包层模序数m=6 阶45-46
  • 4.2.4 综合数值分析46-47
  • 4.3 数值分析参数对薄包层啁啾长周期光纤光栅色散性能的影响47-48
  • 4.3.1 啁啾系数对薄包层CLPFG色散的影响47
  • 4.3.2 折射率调制深度kL对薄包层CLPFG色散的影响47-48
  • 4.4 本章小结48-49
  • 第五章 总结与展望49-51
  • 参考文献51-57
  • 发表论文和科研情况说明57-58
  • 致谢58-59

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 周凯明,安贵仁,葛璜,王圩;用拉伸和二次曝光法制作基于莫阿光纤光栅的带通滤波器[J];光子学报;1998年09期
2 汤永忠;;浅谈光纤通信技术的发展现状[J];电脑知识与技术;2014年10期
3 张国超;杜文文;;光纤通信技术的现状研究与发展分析[J];科技致富向导;2013年02期
4 曹洪星;白育堃;李敬辉;马秀荣;姚建铨;;基于两种光纤介质模型的长周期光纤光栅传感特性分析[J];中国激光;2014年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵岭,李琳,瞿荣辉,方祖捷;基于莫尔光纤光栅的带通滤波器[J];半导体光电;2002年06期
2 余华清;;啁啾莫尔光纤光栅的多层薄膜分析新方法[J];光电工程;2006年07期
3 赵春柳,冯德军,丁镭,张颖,董新勇,张伟刚,袁树忠,董孝义;Moire光纤光栅的原理及应用[J];光通信技术;2000年04期
4 张新全;杨铸;;ROADM技术及其实现的研究(本期优秀论文)[J];光通信技术;2007年01期
5 张勇喜;阴晓俊;金秀;杨文华;张艳姝;费书国;;光通讯用低PDL线性渐变衰减滤光片[J];光学仪器;2008年03期
6 刘勇,叶志清;啁啾叠栅光纤光栅反射特性和时延特性的研究[J];光子学报;2002年07期
7 徐新华;王青;;线性啁啾莫尔光纤光栅的理论研究[J];光子学报;2007年09期
8 张耀男;李蕊;;手持式光时域反射仪的设计与应用[J];电力系统通信;2013年02期
9 王树占;李娟艳;王佳敏;;光纤通信技术的现状及发展趋势[J];电子制作;2015年08期
10 程竹;;光纤通信技术的发展现状与趋势[J];才智;2015年13期
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 齐海兵;可调谐光纤法布里—珀罗滤波器的理论与实验研究[D];华中科技大学;2011年
2 朱智俊;光突发交换网中若干关键技术的研究[D];浙江工业大学;2011年
3 冯新焕;多波长及锁模光纤激光器的理论与实验研究[D];南开大学;2005年
4 高雪清;光纤光栅感温火灾探测方法的研究[D];武汉理工大学;2006年
5 陈晓飞;光纤通信用高dI/dt集成半导体激光器驱动器研究[D];华中科技大学;2006年
6 颜玢玢;特殊结构光纤光栅理论与应用技术[D];北京邮电大学;2010年
7 张蕾;胶体PbSe量子点掺杂液芯光纤的发光性质研究[D];吉林大学;2014年
8 李西洋;拓扑透明MAC调度码及光正交码设计与分析[D];西南交通大学;2013年
9 李新宇;近红外激光调节可兴奋细胞膜钠离子通道功能的实验研究[D];大连理工大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 万人玮;基于CO-OFDM的多模光纤通信系统的研究[D];天津理工大学;2010年
2 金星;采用混合智能算法的三层光网络静态业务选路与资源优化算法研究[D];西安电子科技大学;2011年
3 姜平涛;基于密集波分复用技术传输网的设计与实现[D];西安电子科技大学;2010年
4 刘辉;旋转电场的电流效应和磁效应[D];西北大学;2011年
5 尹志宁;纳米结构中表面等离激元的传输特性研究[D];北京邮电大学;2011年
6 陈军成;无锡电信光缆网规划方案研究[D];南京邮电大学;2011年
7 刘晴;取样光纤布拉格光栅的光谱特性研究[D];南京邮电大学;2011年
8 李国超;金属有机Au(dmit)_2和Ni(dmit)_2配合物材料的三阶非线性光学特性研究[D];山东大学;2011年
9 樊彦恩;级联旋转折变型长周期光纤光栅特性研究[D];重庆大学;2011年
10 庄盼;基于光纤中非线性效应的全光逻辑门研究[D];浙江工业大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 毛谦;;我国光纤通信技术发展的现状和前景[J];电信科学;2006年08期
2 史为超;;光纤通信技术应用及发展探究[J];硅谷;2010年15期
3 康娟;董新永;赵春柳;张在宣;金尚忠;;基于长周期光纤光栅嵌入型Sagnac环光谱的折射率测量[J];光谱学与光谱分析;2011年04期
4 魏石磊;张伟刚;范弘建;耿鹏程;尚佳彬;殷丽梅;薛晓琳;;高频CO_2激光脉冲写制的倾斜长周期光纤光栅光谱特性研究[J];光学学报;2011年08期
5 鲍吉龙;赵洪霞;程培红;李磊;沈鸿康;;一种双段多层长周期光纤光栅光谱特性研究[J];光学学报;2013年01期
6 尚力;;光纤通信技术发展趋势研究[J];中国石油和化工标准与质量;2012年06期
7 赵洪霞;鲍吉龙;陈莹;;腐蚀长周期光纤光栅温度稳定性研究[J];激光杂志;2008年05期
8 宋韵;朱涛;饶云江;史翠华;朱永;;旋转折变型长周期光纤光栅实现应变和温度的同时测量[J];中国激光;2009年05期
9 王永超;蔡栋栋;年玉桂;;光传输设备故障浅略分析[J];科技信息;2009年11期
10 李倓;;浅谈光纤通信技术在铁路通信系统中的应用[J];科技信息;2011年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 贾宏志,李育林,忽满利;光纤光栅的制作方法[J];激光技术;2001年01期
2 李建新,陈雪,黄永清,任晓敏;塑料光纤光栅:一种新的短程通信网的光学元件[J];世界电子元器件;2001年02期
3 辛雨,余重秀,吴强,忻向军,胡乐辉,姚德启;光纤光栅的几种调谐方法[J];光通信研究;2002年05期
4 夏光琼,吴正茂,陈建国;考虑光纤光栅反射率分布的外腔半导体激光器的理论模型[J];中国激光;2002年04期
5 黄永清,宋继恩,李建新,夏月辉,陈雪,任晓敏;利用均匀光纤光栅模拟长距离光纤的理论和实验研究[J];光电子·激光;2003年03期
6 张向东,李育林,王卫平,洪新华,彭文达,武翠琴;传感用光纤光栅写入技术的研究和发展[J];激光技术;2004年05期
7 吴强,余重秀,王葵如,忻向军,王旭,于志辉;光纤光栅切趾技术[J];光子技术;2004年02期
8 罗映祥,余先伦,余重秀;光纤光栅调谐技术分析[J];重庆三峡学院学报;2005年03期
9 韩泽华,瞿荣辉,耿健新,方祖捷;光纤光栅调谐技术的进展与应用[J];激光与光电子学进展;2005年03期
10 黄权;秦子雄;曾庆科;周春新;罗玖田;王志高;;光纤光栅制作技术的最新进展[J];光通信技术;2006年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈熙源;;光纤光栅在测量技术的应用[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策(下册)[C];2002年
2 史巍巍;胡婷婷;;光纤光栅探测超声波的研究现状浅析[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年
3 黄锐;蔡海文;方祖捷;陈高庭;;调节光纤光栅参数的一种新方法[A];全国第十次光纤通信暨第十一届集成光学学术会议(OFCIO’2001)论文集[C];2001年
4 周文;陈抗生;章献民;叶险峰;;光纤光栅的研究与发展[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
5 章献民;陈抗生;;光纤光栅在微波毫米波光子学中的应用[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年
6 文庆珍;黄俊斌;赵培仲;;封装聚合物对光纤光栅压力传感增敏的影响[A];2004年全国高分子材料科学与工程研讨会论文集[C];2004年
7 刘全;吴建宏;陈刚;方玲玲;;用于制作光纤光栅相位掩模的衍射特性分析[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年
8 郑伟;卓仲畅;苏雪梅;于永森;张玉书;;利用取样光纤光栅实现应变和温度同时测量[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年
9 孙伟民;赵磊;姜富强;相艳荣;刘志海;;荧光光纤光栅的制作与测试研究[A];江苏、山东、河南、江西、黑龙江五省光学(激光)联合学术'05年会论文集[C];2005年
10 姜富强;赵磊;孙伟民;朱玉华;李金娟;;载氢光纤光栅退火特性研究[A];江苏、山东、河南、江西、黑龙江五省光学(激光)联合学术'05年会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 杨凤鸣;神奇的光纤光栅[N];中国电力报;2004年
2 特约记者 金红;三项地灾监测仪获国家专利[N];中国国土资源报;2011年
3 卢庆儒;高速光纤传输应用中元件技术趋势(4)[N];电子资讯时报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈哲敏;光纤光栅动态应力和折射率传感研究[D];浙江大学;2008年
2 孙伟民;基于荧光光纤光栅的应变与温度同时测试技术[D];哈尔滨工程大学;2005年
3 王国东;啁啾光纤光栅的优化设计与光纤光栅模拟软件的开发[D];吉林大学;2006年
4 姜莉;光纤光栅写入及其应用研究[D];南开大学;2005年
5 杨亦飞;工程化光纤光栅传感系统的设计与应用研究[D];南开大学;2005年
6 倪娟;光纤光栅在微波光子学中的应用[D];浙江大学;2011年
7 张桂花;表面黏贴式光纤光栅传感原理及其实验研究[D];西安科技大学;2013年
8 林惠祖;基于匹配干涉的光纤光栅水听器阵列关键技术研究[D];国防科学技术大学;2013年
9 周金龙;新型光纤光栅技术及其在光通信与光纤传感方面应用的研究[D];厦门大学;2008年
10 鲁韶华;特殊结构光纤光栅的研究和应用[D];北京交通大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘慧莹;基于光纤光栅和MZ干涉仪的全光纤传感器研究[D];天津理工大学;2015年
2 蔺际超;基于磁流体包覆复合光纤光栅的磁场传感器研究[D];天津理工大学;2015年
3 王静怡;薄包层光纤光栅理论及色散特性研究[D];天津理工大学;2015年
4 王微;取样光纤光栅的应用及理论研究[D];黑龙江大学;2008年
5 康赟;啁啾相移光纤光栅的光谱特性分析及其应用[D];厦门大学;2008年
6 姜道连;倾斜光纤光栅传感特性及光纤光栅解调技术的实验研究[D];天津大学;2008年
7 冯显桂;级联光纤光栅的特性及应用研究[D];西南交通大学;2009年
8 艾菲;光纤光栅孤子缓存特性的研究[D];北京邮电大学;2009年
9 朱晓军;基于采样光纤光栅的多通道光学滤波器[D];苏州大学;2009年
10 何杏芳;光纤光栅在非均匀温度场中光谱特性的研究[D];燕山大学;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026