光纖光柵光譜特性及其在WDM全光網(wǎng)中的應用研究.pdf

1、光纖光柵是利用石英光纖的紫外光敏特性將光柵直接做在光纖上而形成的無源光子器件,它具有插入損耗低、對偏振不敏感、與普通光纖連接簡單等優(yōu)點.因此,在光纖應用的所有領域都可以有廣泛的應用,尤其是在WDM全光網(wǎng)中.該文以目前在WDM全光網(wǎng)中有良好應用前景的三種類型的光纖光柵(用包層模抑制光纖制作的光纖布拉格光柵、線性啁啾Moiré光纖光柵、矩形折射率調(diào)制型長周期光纖光柵)的理論和設計為研究內(nèi)容.該文工作為光纖光柵型WDM全光器件的設計與性能研究

2、提供堅實的理論依據(jù),對WDM全光網(wǎng)的發(fā)展具有積極的促進與推動作用.第一章首先回顧光纖通信的發(fā)展歷程,介紹WDM全光網(wǎng)及其關鍵器件,全面總結(jié)光纖光柵的制作方法及其在WDM全光網(wǎng)中的應用現(xiàn)狀.第二章是整篇論文的理論基礎.從光纖中的麥克斯韋方程組出發(fā),首先推導出描述光在光纖傳播的波動方程,進而分析光纖中模式特性,并在此基礎上,嚴格推導出描述模式耦合的耦合模方程.并用耦合模理論對最簡單的均勻光纖布拉格光柵進行分析,建立其耦合模方程,并給出解析解

3、.第三章研究用包層模抑制光纖制作的光纖布拉格光柵.因為要考慮包層模,所以首先用光纖的三層模型得到包層模的場分布和色散方程,同時也給出單模光纖纖芯基模的場分布和色散方程.然后以第二章給出的耦合模理論為基礎,結(jié)合用帶光敏內(nèi)包層的包層模抑制光纖的結(jié)構特性,推導出用這種光纖制作的光纖布拉格光柵的耦合系數(shù)和耦合模方程.以此為基礎,詳細研究了光敏內(nèi)包層對該類型光柵中存在的正向傳播的纖芯基模與反向傳播的纖芯基模以及與反向傳播的包層模之間的耦合的影響.

4、用該理論模型計算所得光譜與實驗測得光譜相吻合.最后,再簡單介紹了其他兩種包層模抑制方法.第四章主要研究線性啁啾Moire光纖光柵及其在光分插復用器(OADM)和多信道色散補償器中的應用.首先從耦合模理論出發(fā),結(jié)合線性啁啾Moiré光纖光柵的結(jié)構特性,建立了分析線性啁啾Moiré光纖光柵的耦合模方程,通過數(shù)值求解耦合模方程,研究了線性啁啾Moiré光纖光柵的光譜特性和時延特性.在此基礎上,提出了一種新型的基于線性啁啾Moire光纖光柵的光

5、分插復用器(OADM)的結(jié)構設計方案;并設計出一種中心波長、相鄰中心波長間隔都符合ITU規(guī)定的DWDM波長標準的基于線性啁啾Moiré光纖光柵的多信道色散補償器件.第五章研究折射率調(diào)制類型為矩形波的長周期光纖光柵.該章仍以耦合模理論為基礎,首先對該類型光柵的折射率微擾進行展開,進而推導其相應的耦合系數(shù)和建立耦合模方程.在此基礎上,進一步給出了該類型光柵具體數(shù)值模擬的方法與步驟,并以Corning公司的Flexcor<'TM>1060型號