新型光纤布拉格光栅的研究与应用

论文摘要

具有任意的频域信号处理能力,以及具有宽带多信道滤波、多信道色散补偿的能力,是光纤Bragg光栅（FBG）发展的趋势。针对现有的FBG的制作技术在上述两个领域内的困难,本论文提出了利用结构创新来简化工艺、从而推动应用的新思路。本论文提出了重构-等效啁啾（REC）理论,利用对采样函数的调制实现对FBG的任意调制,在采样Bragg光栅（SBG）的-1级反射峰内实现任意给定的目标反射响应。制作相同的器件（针对含相移的复杂功能FBG而言）,其对制作平台的精度要求（微米或亚微米）比已有技术至少要低两个数量级,从而大大简化了FBG的制作,降低了成本。利用REC方法和传统的制作平台,本论文实现了多种FBG器件,包括:用于40Gb/s通信系统的可调谐色散补偿器,高阶色散补偿（包括纯三阶色散补偿和可调谐色散斜率补偿）,用于DS-OCDMA系统的、511码片、500GChip/s的编解码器,以及室温下稳定激射的窄间隔双波长DFB激光器。这些器件都具有更好的性能和更简单的制作工艺。本论文分析了已有的各种多信道SBG技术,总结提出两种基于SBG的多信道结构。在这个基础上,本论文提出了含相移的采样大啁啾Bragg光栅（LCSBG）,提出了“空间复用”的概念,并对该结构的原理和设计思路做了全面的讨论。和已有的宽带多信道FBG技术相比,该结构具有灵活性（基于同一相位模板,可以在一定范围内实现具有任意信道间隔和任意色散值的多信道器件）和易实现性（无需特殊的相位模板）。基于该结构,本论文实现了100GHz信道间隔、40信道的多信道色散补偿器,成为继相位采样技术之后第二个实现覆盖30纳米以上的宽带宽多信道色散补偿FBG技术。本论文将重构的思想引入到SBG的制作过程中来,提出了基于重构的SBG制作误差补偿的工艺流程。本论文提出了基于单个反射峰的重构技术,以及利用子FBG的结构推断SBG结构参数的新思路,解决了将重构直接应用于SBG的困难。结合该修正方法,本论文所涉及的SBG器件的性能都有明显的改善。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 本论文的目的和选题依据
• 1.3 论文主要内容
• 第2章 光纤Bragg 光栅的基本理论
• 2.1 光纤Bragg 光栅和Bragg 条件
• 2.2 耦合模式理论
• 2.3 光纤Bragg 光栅的分析和重构
• 2.4 常见FBG 折射率调制函数
• 2.5 采样Bragg 光栅的CWR 模型
• 第3章 重构－等效啁啾理论
• 3.1 引言
• 3.2 重构－等效啁啾理论
• 3.3 重构－等效啁啾的修正模型
• 3.4 等效相移
• 3.5 正系统和等效相位调制
• 3.6 采样Bragg 光栅中的其它等效
• 第4章 采样大啁啾光纤Bragg 光栅的理论
• 4.1 引言
• 4.2 两类SBG 模型? 相位采样
• 4.3 采样大啁啾光纤 Bragg 光栅
• 4.4 基于LCSBG 的多信道色散补偿
• 4.5 采样大啁啾FBG 的修正模型? 信道间色散斜率
• 第5 章 基于重构的采样Bragg 光栅的制作
• 5.1 引言
• 5.2 面向SBG 的重构和修正方法
• 5.3 重构－等效啁啾方法的应用举例
• 5.3.1 可调谐色散补偿器（TDC）
• 5.3.2 直接扩频 OCDMA（DS－OCDMA）编解码器
• 5.3.3 高阶色散
• 5.3.4 双波长DFB 激光器
• 5.4 采样大啁啾FBG 的应用举例
• 5.4.1 梳状滤波器
• 5.4.2 多信道色散补偿器
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果