极化光纤电光强度调制器件理论与实验研究

论文摘要

随着现代光纤通信和光纤传感技术的快速发展,迫切需要各类高传输速率、大带宽的新型全光纤调制器件；其中很重要的是全光纤电光强度调制器,目前常用的全光纤电光强度调制器件是将光纤电光相位调制器搭成干涉仪结构来实现对光强信号的调制；但容易受振动、温度等环境因素的影响,使光纤强度调制器件稳定性不高。为了研究集成式、微型化的光纤电光强度调制器,本文对熔嵌式中空双芯光纤电光强度调制器件的制作方法进行了说明,并且对集成式光纤电光强度调制器件的电光效应进行了测试；为全光纤强度调制器件的集成化和微型化提供了实验基础和制作方法。本文对集成式光纤电光强度调制器的传输特性以及电场分布进行了理论仿真,并详细介绍了器件的制作工艺,对强度调制器的电光效应进行了测试。首先利用comsol建立熔嵌式中空双芯光纤模型,分析在不同的电压以及不同的电极直径下双芯光纤纤芯处的电场分布并就实验用光纤的极化条件进行了测试；其次介绍了集成式光纤电光强度调制器制作的详细步骤,该步骤主要包括光纤之间的焊接、双芯光纤耦合部制作,光纤器件电极制作,光纤端面镀膜工艺,双芯光纤极化条件选择和光纤器件的封装；再次按照极化光纤电光效应测试方法对集成式光纤电光强度调制器的电光效应进行了测试,测试得到的结果有：响应信号和调制信号具有相同的频率；响应信号的频率为调制信号频率的两倍；其他波形的响应信号；并且在一定的频率下响应信号的峰值随调制信号峰值的变化而变化,该实验结果较好的证明了极化光纤器件中电光效应的存在,进一步证实集成式光纤电光强度调制器方案的可行性。本论文中所设计制作的集成式光纤电光强度调制器集Michelson干涉仪两干涉臂于一根光纤中,结构比传统干涉仪更简单,并且光路之间能够保证相对的稳定性,有效的避免了振动、应力、温度等环境因素给全光纤调制系统带来的影响,大大的提高了双芯光纤电光强度调制器的性能；为光纤调制器件集成化和微型化的发展提供了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 外置电极极化光纤研究现状
• 1.2.2 内置电极极化光纤研究现状
• 1.3 极化光纤器件应用和发展前景
• 1.4 本论文的主要内容
• 第2章 极化光纤电光强度调制器特性分析
• 2.1 极化光纤器件传输特性
• 2.2 极化光纤器件电场分析
• 2.2.1 双芯光纤电场强度2D分布
• 2.2.2 双芯光纤电场强度等位分布
• 2.2.3 双芯光纤沿纤芯电场分布
• 2.2.4 双芯光纤端面电场分布
• 2.3 本章小结
• 第3章 极化光纤电光强度调制器制作方法
• 3.1 电光强度调制器件制作
• 3.1.1 单模光纤与双芯光纤焊接
• 3.1.2 电光调制器耦合部制作
• 3.1.3 光纤电光调制器阳极制作及引出
• 3.1.4 双芯光纤两纤芯位置的标定
• 3.1.5 双芯光纤Michelson干涉仪构建
• 3.1.6 光纤电光调制器阴极制作及引出
• 3.2 光纤器件的极化
• 3.2.1 极化光纤制作实验台搭建
• 3.2.2 极化条件的测试及光纤极化
• 3.3 极化光纤器件封装与保护
• 3.4 本章小结
• 第4章 极化光纤电光强度调制器测试及分析
• 4.1 极化光纤器件的光学特性
• 4.2 极化光纤器件调制特性
• 4.2.1 双芯光纤两点光源干涉
• 4.2.2 双芯光纤干涉条纹调制
• 4.3 极化光纤器件的极化特性
• 4.3.1 极化光纤调制器测试系统
• 4.3.2 极化光纤器件同频信号响应
• 4.3.3 极化光纤器件不规则信号响应
• 4.3.4 极化光纤器件倍频信号响应
• 4.4 极化光纤器件实验数据分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢