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《东南大学》 2003年
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光纤光栅光谱特性及其在WDM全光网中的应用研究

徐新华  
【摘要】: 光纤光栅是利用石英光纤的紫外光敏特性将光栅直接做在光纤上而形成的无源光子器件,它具有插入损耗低、对偏振不敏感、与普通光纤连接简单等优点。因此,在光纤应用的所有领域都可以有广泛的应用,尤其是在WDM全光网中。本文以目前在WDM全光网中有良好应用前景的三种类型的光纤光栅(用包层模抑制光纤制作的光纤布拉格光栅、线性啁啾Moiré光纤光栅、矩形折射率调制型长周期光纤光栅)的理论和设计为研究内容。本文工作为光纤光栅型WDM全光器件的设计与性能研究提供坚实的理论依据,对WDM全光网的发展具有积极的促进与推动作用。 第一章首先回顾光纤通信的发展历程,介绍WDM全光网及其关键器件,全面总结光纤光栅的制作方法及其在WDM全光网中的应用现状。 第二章是整篇论文的理论基础。从光纤中的麦克斯韦方程组出发,首先推导出描述光在光纤传播的波动方程,进而分析光纤中模式特性,并在此基础上,严格推导出描述模式耦合的耦合模方程。 并用耦合模理论对最简单的均匀光纤布拉格光栅进行分析,建立其耦合模方程,并给出解析解。 第三章研究用包层模抑制光纤制作的光纤布拉格光栅。因为要考虑包层模,所以首先用光纤的三层模型得到包层模的场分布和色散方程,同时也给出单模光纤纤芯基模的场分布和色散方程。然后以第二章给出的耦合模理论为基础,结合用带光敏内包层的包层模抑制光纤的结构特性,推导出用这种光纤制作的光纤布拉格光栅的耦合系数和耦合模方程。以此为基础,详细研究了光敏内包层对该类型光栅中存在的正向传播的纤芯基模与反向传播的纤芯基模以及与反向传播的包层模之间的耦合的影响。用该理论模型计算所得光谱与实验测得光谱相吻合。最后,再简单介绍了其他两种包层模抑制方法。 第四章主要研究线性啁啾Moiré光纤光栅及其在光分插复用器(OADM)和多信道色散补偿器中的应用。首先从耦合模理论出发,结合线性啁啾Moiré光纤光栅的结构特性,建立了分析线性啁啾Moiré光纤光栅的耦合模方程,通过数值求解耦合模方程,研究了线性啁啾Moiré光纤光栅的光谱特性和时延特性。在此基础上,提出了一种新型的基于线性啁啾Moiré光纤光栅的光分插复用器(OADM)的结构设计方案;并设计出一种中心波长、相邻中心波长间隔都符合ITU规定的DWDM波长标准的基于线性啁啾Moiré光纤光栅的多信道色散补偿器件。 第五章研究折射率调制类型为矩形波的长周期光纤光栅。本章仍以耦合模理论为基础,首先对该类型光栅的折射率微扰进行展开,进而推导其相应的耦合系数和建立耦合模方程。在此基础上,进一步给出了该类型光栅具体数值模拟的方法与步骤,并以Corning公司的FlexcorTM 1060 型号光纤为例象,进行了数值模拟计算,理论计算的结果与文献中给出的实验结果相吻合。
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TN929.1

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘宁亮;光纤光栅的飞秒激光制备及其传感特性研究[D];华中科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 陈娜;新型包层折射率调制光纤光栅的理论研究[D];东南大学;2005年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 宗磊,张汉一,郭奕理,李艳和;WDM全光网[J];电子科技导报;1999年01期
2 陈雯路,张汉一,郭奕理,周炳琨;WDM全光网技术[J];电子学报;1998年10期
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5 伍浩成,赵斌锋;波分复用全光通信网[J];广西通信技术;1999年02期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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5 董小伟,裴丽,简伟,简水生;全光纤聚合物电光调制器[J];半导体光电;2003年06期
6 黄山,赵华凤,俞涛,周开军,刘海涛;光纤光栅温度补偿桥式结构[J];半导体光电;2003年06期
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8 罗洪,熊水东,陈儒辉,胡永明,倪明,孟洲;全保偏光纤加速度矢量传感器的设计与实验[J];半导体光电;2004年03期
9 杨华勇,周伟林,李智忠,孙崇峰,胡永明;窄带激光器调谐的光纤光栅波长移位解调[J];半导体光电;2005年01期
10 胡正良;胡永明;赵明辉;;基于偏振消光的全光纤衰减器[J];半导体光电;2005年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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5 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
6 董晓马;王忠辉;;智能复合材料中FBG智能夹层的研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(9)[C];2007年
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8 王晓玲;郎晓萍;牛春晖;;光信息科学与技术专业课程改革研究[A];2006-2010年教育部高等学校光电信息科学与工程专业教学指导分委员会及协作委员会2010年全体会议论文集[C];2010年
9 张大煦;李欣;刘铁根;李川;杨建江;;耦合型光纤应变传感器的实验研究[A];庆贺刘锡良教授执教五十周年暨第一届全国现代结构工程学术报告会论文集[C];2001年
10 陈颖;甘宸依;陈向宁;;基于信号互联的全光量化编码方案研究[A];中国通信学会第六届学术年会论文集(中)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王雪;双芯长周期光纤光栅制备方法及特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 朱晓亮;波导型微结构光纤与标准光纤的耦合机理研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 张勇;布里渊光纤陀螺有源腔关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 陈世同;高精度光纤陀螺建模及信号处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 吕文磊;压差式光纤矢量水听器基元与测试技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 史青;光子晶体光纤及其在传感领域的应用研究[D];南开大学;2010年
8 姜萌;光纤CRDS流体传感的理论与实验研究[D];南开大学;2010年
9 石洗凡;大幅面古画高保真数字获取关键技术研究[D];浙江大学;2010年
10 付宏燕;基于光纤器件的微波信号产生、滤波技术及其应用[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡霁;基于匹配法的嵌入式光纤光栅温度传感系统[D];南昌航空大学;2010年
2 李成彧;β-胡萝卜素在液芯光纤中的共振吸收拉曼散射[D];长春理工大学;2010年
3 王铁柱;基于硅基波导声光移频器理论与技术的研究[D];长春理工大学;2010年
4 左伟丽;连续掺镱光子晶体光纤激光器理论和实验研究[D];郑州大学;2010年
5 韩书新;光纤陀螺用保偏光纤及光纤环测试方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 孙巧英;光纤陀螺捷联系统振动特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 齐雪;掺铒光纤光源对光纤陀螺性能影响的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 马茜;准分布式光纤布拉格光栅温度监测系统的研究[D];大连理工大学;2010年
9 蒋松;GMM-FBG电流传感器及其应用技术[D];哈尔滨理工大学;2010年
10 黄振江;基于特殊结构应变计的新型百分表式标准测力仪研制[D];华南理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李新碗,杜鹏超,叶爱伦;长周期光纤光栅耦合特性及模拟分析[J];电子学报;2000年11期
2 龚岩栋,简水生;新型强光敏性特种光纤的研究[J];光电子·激光;2000年04期
3 张自嘉,施文康,吉小军;三层介质光纤包层模色散方程及包层HE/EH模[J];光电子·激光;2003年05期
4 何万迅,施文康,何朔,范晓波,叶爱伦;模式耦合理论在圆周对称长周期光纤光栅建模中的应用[J];光学技术;2002年02期
5 何万迅,施文康,叶爱伦;长周期光纤光栅耦合常数的研究[J];光学技术;2002年06期
6 张晓晶,武湛君,张博明,吴春涛,杜善义;光纤布拉格光栅温度灵敏性的实验研究[J];光学技术;2005年04期
7 何瑾琳,孙小菡,张明德,逄焕刚;相移长周期光纤光栅的光谱特性及其在光分插复用器中的应用[J];光学学报;2000年08期
8 何万迅,施文康,叶爱伦,高侃,方祖捷;长周期光纤光栅模式与耦合的研究[J];光学学报;2003年03期
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10 孔梅,周文,汤伟中;长周期光纤光栅导模与包层模的耦合分析[J];光学学报;1999年03期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 金龙;微结构光纤光栅的理论、实验与应用研究[D];南开大学;2008年
2 毛向桥;新型掺铒光纤及相关激光器的研究[D];北京交通大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 张志楠;窄线宽掺镱光纤激光器的研究[D];华中科技大学;2011年
2 孙春雷;掺铥光纤激光技术[D];华中科技大学;2011年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 温永康;双包层铒镱共掺光纤放大器的增益平坦特性研究[D];西安电子科技大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 宗磊,张汉一,郭奕理,李艳和;WDM全光网[J];电子科技导报;1999年01期
2 陈雯路,张汉一,郭奕理,周炳琨;WDM全光网技术[J];电子学报;1998年10期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄耐容,王谦,何赛灵;长周期光纤光栅光谱响应与结构参数关系的研究[J];光电子.激光;2001年08期
2 杜亮;戴特力;梁一平;杨文韬;魏佳菊;;全光纤激光器中光栅作为腔镜的特点研究[J];重庆师范大学学报(自然科学版);2011年04期
3 庄榕榕;曾顺泉;;耦合系数对线性啁啾光纤光栅反射谱的影响[J];漳州师范学院学报(自然科学版);2008年04期
4 严明,罗售余,李莉莉;用CO_2激光写入制作的长周期光纤光栅的研究进展[J];激光与光电子学进展;2003年06期
5 蔡虹;;基于耦合模理论均匀光纤光栅光谱仿真研究[J];太原师范学院学报(自然科学版);2011年01期
6 仲启媛;黄先祥;谭立龙;赵兵;史德琴;;光源噪声对光纤光栅解调精度的影响[J];激光与红外;2009年09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 葛廷武;陆丹;徐坤;伍剑;林金桐;;光栅致双折射引起偏振相关损耗的理论分析[J];中国激光;2008年07期
9 王昆;彭珞丽;刘立程;李学易;;无线激光通信系统中光纤光栅滤光器的设计[J];光通信技术;2010年10期
10 江力森·吾拉汗;;光纤光栅的反射率特性[J];光谱实验室;2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张铭;杨德兴;;一种光纤光栅式飞机驾驶杆力传感器[A];2011西部光子学学术会议论文摘要集[C];2011年
2 关致和;周宏山;邵海涛;赵先龙;阮锐;;光纤光栅在海洋测绘中应用研究[A];2000年全国测绘仪器综合学术年会论文集[C];2000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 徐明政;孙延辉;;石油工业光纤光栅传感技术的研究与应用[A];第十三届中国科协年会第13分会场-海洋工程装备发展论坛论文集[C];2011年
5 闻传花;李玉权;;星间激光通信中光纤光栅的应用研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
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7 刘立;陈伟民;章鹏;吴俊;刘浩;;基于光纤光栅的缆索锚固区索力测量传感器[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
8 周智;欧进萍;;FBG智能传感器及其在土木工程中的应用研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅰ[C];2004年
9 官庆;冯莹;朱志武;姜广文;魏立安;;长周期光纤光栅耦合模理论分析与数值模拟[A];光电技术与系统文选——中国光学学会光电技术专业委员会成立二十周年暨第十一届全国光电技术与系统学术会议论文集[C];2005年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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2 ;WDM全光网技术概述[N];人民邮电;2001年
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9 欢静;光纤传感技术让地灾监测更精准[N];中国矿业报;2010年
10 记者 陆梅阳 周少华 市报道组 叶胜荣 刘学文;富阳全力建设“浙江光谷”[N];浙江日报;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐新华;光纤光栅光谱特性及其在WDM全光网中的应用研究[D];东南大学;2003年
2 吕昌贵;光纤布拉格光栅传输特性理论分析及其实验研究[D];东南大学;2005年
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7 汪扬春;光纤折射率传感和信号解调技术研究[D];浙江大学;2010年
8 王月明;光纤光栅传感产业化技术研究及应用[D];武汉理工大学;2009年
9 张锦龙;基于光纤光栅的传感和解调技术研究[D];北京邮电大学;2009年
10 沈小燕;光纤光栅应变传感及扩大应变传感范围的技术研究[D];天津大学;2010年
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1 赵玲君;光纤光栅传感器交叉敏感问题的研究[D];江南大学;2011年
2 万贤杰;基于可调谐光源的光纤光栅温度监测系统在电网上的应用[D];中国科学技术大学;2011年
3 李成;基于手征光纤光栅的全光纤型圆偏振起偏器的研究[D];中国科学技术大学;2010年
4 张兴娇;FBG的特性研究及重构算法[D];江西师范大学;2010年
5 周勇;光纤光栅城轨计轴技术[D];武汉理工大学;2010年
6 程立伟;磁光光纤光栅的偏振相关特性研究[D];电子科技大学;2010年
7 李崇真;磁光光纤光栅的双折射特性与磁可调性研究[D];电子科技大学;2011年
8 魏文星;基于ARM的嵌入式光纤光栅振动检测系统[D];山东大学;2010年
9 程洁琳;基于变迹光纤光栅的慢光孤子特性理论研究[D];北京邮电大学;2011年
10 姜旭;基于LabVIEW的电力测温软件系统的设计与实施[D];北京邮电大学;2010年
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