色散补偿光纤及模块的研究

论文摘要

色散补偿模块是密集波分复用DWDM（Dense Wavelength-Division Multiplexing ）全光通信网络中的关键光电子器件,基于色散补偿光纤的色散补偿工作机制最具有实用化的前景,近年来受到越来越广泛的关注。本文围绕基于色散补偿光纤和模块开展了深入的理论和实验研究。具体内容如下:（1）研究了色散限制通信容量以及色散补偿的理论基础,建立了光纤折射率结构的通用模型,模拟了色散补偿光纤的色散特性,分析了折射率结构参数对色散的影响。为实现高性能色散补偿模块的研制提供了理论依据。（2）利用我们研制的色散补偿模块,成功地进行了32*10Gb/s传输3040公里的系统实验。传输实验的成功证实了色散补偿模块能够满足密集波分系统高速通信的需要。我们研制的色散补偿光纤及模块也通过了科技部863专家组组织的验收。（3）深入地研究色散补偿光纤的折射率结构参数和光纤制造技术,研制成功实用化的高品质因数的色散补偿光纤,性能指标参数达到国际同类产品的水平,品质因数等部分性能指标超过国际同类产品的水平。（4）提出了同时采用过渡光纤和利用材料扩散的方案,使两个不同的模场相互匹配,降低色散补偿光纤和常规单模光纤的熔接损耗,使熔接损耗降低到0.50dB。改善了色散补偿模块的插损指标。（5）建立了光纤弯曲损耗的理论模型,计算了弯曲性能指标与光纤折射率结构的关系,以寻找优化弯曲性能的途径,为色散补偿光纤弯曲性能的改善提供了理论依据。使色散补偿光纤在不同波段的弯曲损耗均达到了平均值为0.03dB/km的水平。（6）分析了高阶模色散补偿光纤的理论基础,讨论了高阶模色散补偿光纤的折射率结构,进行了光纤和基于高阶模色散补偿光纤的色散管理模块的实验研究,采用色散管理模块成功地进行色散补偿的系统传输实验。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究色散补偿光纤及模块的意义
• 1.2 色散补偿的种类及研究概况
• 1.2.1 色散补偿光纤
• 1.2.2 光纤布喇格光栅（FBG）色散补偿
• 1.2.3 色散管理
• 1.2.4 谱反转技术
• 1.2.5 虚像相位阵列法
• 1.2.6 自相位调制技术
• 1.2.7 全波滤波器技术
• 1.2.8 几种补偿技术的比较
• 1.3 本文的工作
• 1.4 课题的来源和受资助情况
• 2 光纤中色散的理论基础
• 2.1 引言
• 2.2 光纤中光脉冲传播方程
• 2.3 光纤中色散的基本方程
• 2.4 脉冲展宽机理
• 2.5 色散限制通信容量的机理
• 2.6 色散补偿的工作机理
• 2.6.1 基模色散补偿光纤的工作机理
• 2.6.2 高阶模色散补偿光纤的工作机理
• 2.6.3 两种工作方式性能比较
• 2.7 本章小结
• 3 色散补偿光纤折射率剖面的分析模型
• 3.1 引言
• 3.2 色散补偿光纤折射率剖面模型
• 3.2.1 匹配包层模型
• 3.2.2 双包层折射率剖面模型
• 3.2.3 三包层折射率剖面模型
• 3.3 几种结构模型的比较
• 3.4 本章小结
• 4 色散补偿光纤的性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 色散补偿光纤的相对色散斜率
• 4.3 光纤的弯曲特性
• 4.3.1 光纤弯曲损耗机理
• 4.3.2 弯曲损耗的数值方法模拟
• 4.4 本章小结
• 5 色散补偿光纤及模块的实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 色散补偿光纤的研制
• 5.2.1 折射率剖面设计
• 5.2.2 光纤预制棒的研制
• 5.2.3 光纤拉丝技术
• 5.2.4 表面涂覆材料的镀制
• 5.3 色散补偿光纤的性能测试
• 5.3.1 相对色散斜率的测试
• 5.3.2 品质因数的测试
• 5.3.3 色散补偿光纤达到的主要性能指标
• 5.3.4 色散补偿光纤的弯曲性能测试
• 5.4 色散补偿模块的研制
• 5.4.1 色散补偿模块封装技术
• 5.4.2 色散补偿模块性能测试
• 5.5 色散补偿模块环境实验研究
• 5.5.1 加速老化实验
• 5.5.2 环境和机械应力特性实验
• 5.6 色散补偿模块系统实验研究
• 5.7 本章小结
• 6 高阶模色散补偿光纤的理论和实验研究
• 6.1 引言
• 6.2 高阶模色散补偿光纤的理论分析
• 6.3 高阶模色散补偿光纤的实验研究
• 6.3.1 高阶模色散补偿光纤折射率设计
• 6.3.2 高阶模色散补偿光纤的研制
• 6.3.3 高阶模色散补偿光纤实验数据及结果
• 6.3.4 系统传输实验及结果
• 6.4 本章小结
• 7 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读博士学位期间发表论文目录
• 附录2 攻读博士学位期间相关成果和专利