带有高双折射光纤的Sagnac环滤波器特性研究

论文摘要

密集波分复用（DWDM）技术的成熟极大的提高了光纤通信系统的容量,成为光纤传输网络增容的主要技术手段。在密集波分复用技术中,随着光信道数量的增加,各种光学滤波器技术也逐渐成为当前光纤通信领域的研究热点。其中,基于高双折射光纤的Sagnac环具有偏振无关、易于制作、操作灵活、可调谐等特点,近年来受到越来越多的关注。本文在Jones矩阵理论的基础上对基于高双折射光纤的Sagnac环滤波器特性进行理论研究,并在此基础上进行了大量的数值模拟和仿真,设计了两种基于高双折射光纤的Sagnac环级联滤波器,并通过数值模拟对这两种滤波器的特性进行了分析。本文的主要工作如下:1、首先在Jones矩阵理论的基础上,对含有单段高双折射光纤的Sagnac环滤波器的反射和透射光谱特性进行了严格的理论研究,并通过MATLAB仿真讨论了偏振控制器参数、耦合器的交叉耦合比,以及高双折射光纤的长度和折射率差对滤波器光谱特性的影响。2、理论上推导了含有多段高双折射光纤的Solc-Sagnac和Lyot-Sagnac滤波器的滤波特性,并且通过数值模拟和仿真分析研究了两类滤波器的光谱特性。3、设计和分析了两种新型的Sagnac环滤波器,这两种环滤波器是由Solc-Sagnac环滤波器和Loyt-Sagnac环滤波器组合构成的,它们能够实现多种光学滤波器的功能,应用场合非常广泛,并且具有偏振无关、调节灵活、可调谐等优点。研究结果表明,未来含有高双折射光纤的Sagnac环滤波器在光纤传感,可调谐光纤激光器以及DWDM系统等领域将会有巨大的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的和意义
• 1.2.1 光学滤波器的研究现状
• 1.2.2 光纤Sagnac 环滤波器的研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容及创新点
• 第二章 基于单段HBF 的Sagnac 环滤波器基本理论分析
• 2.1 琼斯矩阵概述
• 2.2 几种光学器件的琼斯矩阵
• 2.2.1 相位延迟期
• 2.2.2 偏振器
• 2.2.3 偏振旋转器
• 2.2.4 光纤2*2 耦合器
• 2.2.5 高双折射光纤的Jones 矩阵
• 2.3 单段HBF Sagnac 环滤波器Jones 分析
• 2.4 单段HBF Sagnac 环滤波器数值仿真
• 2.4.1 偏振控制器参数对透射、反射光谱的影响
• 2.4.2 耦合器的交叉耦合比K 对反射谱、透射谱的影响
• 2.4.3 HBF 各参数对反射谱、透射谱的影响
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于N 段HBF Sagnac 环滤波器的分析和推导
• 3.1 N 阶HBF Lyot-Sagnac 环滤波器的Jones 矩阵分析
• 3.1.1 二阶HBF Lyot-Sagnac 环滤波器
• 3.1.2 三阶HBF Lyot-Sagnac 环滤波器
• 3.1.3 四阶HBF Lyot-Sagnac 环滤波器
• 3.2 N 阶HBF Solc-Sagnac 环滤波器的Jones 矩阵分析
• 3.2.1 二阶HBF Solc-Sagnac 环滤波器
• 3.2.2 三阶HBF Solc-Sagnac 环滤波器
• 3.2.3 四阶HBF Solc-Sagnac 环滤波器
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于高双折射光纤的Sagnac 环滤波器设计
• 4.1 两个四阶HBF Solc-Sagnac 环滤波器构成的级联滤波器
• 4.2 四个二阶HBF Solc-Sagnac 环滤波器构成的级联滤波器
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文小结
• 5.2 前景展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文