光纤光栅研制及其色散特性的应用

论文摘要

光纤光栅是光通信领域发展迅速的一种器件，其应用非常广泛。实用化的光纤光栅及由其构成的各类光器件是光通信传输系统必不可少的光器件，这些实用化的器件的研制与改进将影响到大容量，高速率和低误码率光网络的发展与进步。光纤光栅的色散不仅影响到光纤光栅本身的使用范围，更作为一种属性成为色散补偿的重要方法。线性啁啾光纤光栅由于其插入损耗低、体积小、价格低廉、色散补偿量大以及非线性效应低等多方面的优点，而成为色散补偿中最有效，最有前途的方法。 本文在对线性啁啾光纤光栅的光学特性进行深入分析的基础上，以248nm准分子激光器为写入光源，结合了线性掩模板和逐点扫描法优点，制作了高质量的线性啁啾光纤光栅。 光栅色散的测量技术经过数十年的发展，已渐趋成熟。频域，时域等测量方式有各自的优缺点，随着测量精度要求的提高，色散测量系统的自动化与新方法的研究成为光栅研究的新热点。本文设计了一个实用的光纤光栅色散自动测量系统，以频域相移法为基础，将测量设备组合成一个整体，实现了光纤光栅色散测量的自动化。并通过理论分析，提出了改进频域相移法光纤光栅色散测量的准确度的一个数值计算模型，从该模型出发，得到了更精确的光纤光栅色散延时波纹特性，为提高频域相移法的测量精度开辟了新的途径。 光纤光栅用于微波毫米波载波光信号色散补偿的尝试尚处于实验阶段，该技术的发展无疑给微波毫米波光调制乃至微波光子学的发展注入新的活力。本文研究了啁啾光纤光栅的温度特性，为光纤光栅温度调谐延时特性提供了实验依据。本文同时研究了啁啾光纤光栅色散补偿在微波毫米波副载波调制中的应用，补偿了微波输出功率；并实际测试了数字信号调制后的信号输出质量，进一步证明了啁啾光栅色散补偿在微波毫米波调制系统中的实用价值。该系统的数字信号调制25MHz时，达到有效补偿光纤距离35km以上。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• §1.1 概述
• §1.2 光纤光栅的概念、原理和应用
• §1.2.1 光纤光栅的起源
• §1.2.2 短周期光纤光栅
• §1.2.3 光纤光栅的应用
• §1.3 制备光纤光栅的各种方法
• §1.3.1 光纤布拉格光栅（FBG）的常用制备方法
• §1.3.2 啁啾光纤光栅的制备方法
• §1.4 光纤色散与光纤光栅色散补偿
• §1.5 光纤光栅的国内外研究简况
• §1.6 本文的主要研究工作
• 第二章 线性啁啾光纤光栅制作技术
• §2.1 扫描掩模法刻写光栅
• §2.1.1 紫外光源
• §2.1.2 光学系统
• §2.1.3 监测系统
• §2.2 主要实验结果
• §2.3 小结
• 第三章 光纤光栅色散测量系统与改进
• §3.1 引言
• §3.2 色散测量系统的结构及工作原理
• §3.2.1 色散测量系统的结构
• §3.2.2 理论分析
• §3.2.3 色散测量系统的实验说明
• §3.2.4 色散测量系统使用中注意的问题
• §3.3 光纤光栅色散测量方法的局限及改进
• §3.3.1 频域相移法的局限性
• §3.3.2 延时波纹损失的实验证明
• §3.3.3 频域相移法对延时波纹影响的理论模型
• §3.3.4 改进后的频域相移法实验结果
• §3.4 小结
• 第四章 可调光纤光栅色散补偿
• §4.1 光纤光栅的温度可调特性
• §4.2 光纤光栅应用于微波毫米波双边带调制功率补偿
• §4.2.1 副载波双边带调制功率衰减及补偿
• §4.2.2 副载波双边带调制功率衰减补偿实验及结果
• §4.2.3 温度影响下的副载波双边带调制功率衰减补偿实验及结果
• §4.2.4 副载波双边带调制基带数字信号性能分析
• §4.3 小结
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 硕士在读期间发表的论文