可变光纤延迟线及掺铒光纤宽带光源设计研究

论文摘要

近年来,随着密集波分复用技术、掺铒光纤放大器和光时分复用技术的发展和成熟,光纤通信技术正向着超大容量、超长距离通信系统发展,并逐渐向全光网络演进。这对宽带信号的处理提出了很高的要求,尤其是宽带光源提出了更高的要求。光纤延迟线能够进行信号的频域和时域处理,相对于传统的延迟线具有带宽宽、损耗低、抗干扰、保密性好、重量轻、性价比高等优点;掺铒光纤光源更是具有宽带宽、高功率、高稳定度、低成本、小体积、易于与单模光纤耦合等特点,将来势必得到更为广泛的应用。因此,现在开展对于光纤延迟线及掺铒光纤宽带光源的研究就显得十分有意义。首先,本文从光纤延迟线的原理出发,对延迟线的组成模块和工作原理进行了介绍。其次,对国内外现有的可变光纤延迟线的发展现状进行了总结归纳,对实现可变延时的机理及其各自的优缺点进行了分析,并依据现有的一些条件设计和分析了几种简单易实现的3-bit可变光纤延迟单元的结构。为了设计高延时精度的可变光纤延迟线,本文从两方面对其进行了研究:一方面,设计合理的可变光纤延迟单元结构;另一方面,采用可调谐激光器作为系统光源。通过理论分析和公式推导,设计了一个由六个1×2光开关构成的具有较低延时误差的3-bit可变光纤延迟单元。针对理想情况下的系统延时、理想情况下采用可调谐光源得到的动态延时分别进行了仿真计算,结果表明通过改变光源的波长可以动态地修正系统的延时值,延时精度得到了显著提高。本文最后提出了利用光学谐振腔对宽带光源进行波长选择的组合结构来替代可调谐激光器的功能,并根据学校现有的实验条件成功研制了一台宽带掺饵光纤光源样机。通过光学谐振腔的波长选择功能,可以实现自制宽带掺饵光纤光源波长的连续可调,利用该组合结构完全可以实现可变光纤延迟线中可调谐激光器的功能。本文对于可变光纤延迟线的研究以及提出的提高可变光纤延迟线精度的方法,对于某些需要用到高精度光纤延迟线的特殊场合,具有十分重要的理论和实践意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 光纤延迟线介绍
• 1.2 光纤延迟线特点分析
• 1.3 光纤延迟线的发展现状
• 1.4 掺铒光纤宽带光源的特性及应用
• 1.5 掺铒光纤宽带光源的发展现状
• 1.6 本文的主要工作
• 2 可变光纤延迟线原理
• 2.1 光纤延迟线的基本原理
• 2.2 光纤延迟线的组成模块
• 2.3 可变光纤延迟线的类型
• 2.4 可变光纤延迟线的设计
• 2.5 小结
• 3 可变光纤延迟线设计研究
• 3.1 设计合理的可变光纤延迟单元结构
• 3.2 采用可调谐激光器作为延迟线光源
• 3.3 可变光纤延迟线的软件仿真
• 3.4 小结
• 4 掺铒光纤宽带光源设计与制作研究
• 4.1 理论模拟研究
• 4.2 结构设计研究
• 4.3 实验研究与样机制作
• 4.4 小结
• 5 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历