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DWDM通信系统用POADM及多波长全光纤激光器研制

作　者: 熊凌云
导　师: 开桂云
学　校: 南开大学
专　业: 光学
关键词: 光纤光栅光分插复用器压电陶瓷多波长双折射光纤光纤环形镜起偏器偏振烧孔
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

随着人类社会步入信息化时代,对通信的需求呈现飞速增长的趋势,波分复用(WDM)通信技术应运而生。目前,WDM系统的发展呈现出以下两大趋势:一方面,WDM正在由点到点传输系统向WDM全光网发展。光分插复用器(OADM)能够在光域上实现信号的上下载,克服了传统技术的电子瓶颈,是实现WDM全光网的关键技术。另一方面,WDM通信系统正朝着信道数目越来越多的方向发展。为了降低成本,以多波长激光器作为通信系统光源成为必由之路。在各类多波长激光器中,多波长掺铒光纤激光器(MW-EDFL)以其众多优点成为了研究热点。本论文以基于光纤光栅的可编程OADM和多波长掺铒光纤激光器作为主要研究对象,进行了以下研究工作:1.利用耦合模理论分别对光纤布喇格光栅和双折射光纤布喇格光栅的光谱特性进行了分析和计算机模拟。探讨了光纤布喇格光栅的轴向应变调谐和横向应变调谐机理,并对两种调谐技术给出了理论分析结果。2.比较系统的总结了可编程OADM的发展现状、结构,以及其应用前景。同时分析了各种可编程OADM的优点、缺点,结合几种方案的典型产品,对可编程OADM的应用前景做了展望。3.研制了基于光纤布喇格光栅和环形器的可编程OADM。光纤光栅采用压电陶瓷调谐方案,以光谱仪作为信道监测,计算机为控制中心,较好地实现了可编程OADM的实验及其相关测试。其中,利用4波长掺铒光纤激光器对所研制的可编程OADM测试,其上下载波长分别为1550.02nm,1550.82nm,1551.62nm,1552.42nm,间隔0.8nm,调谐速度在1s左右,相邻信道隔离度达到21.5dB,实现了对上下载波长的控制与监视。4.介绍了线形腔光纤激光器和环形腔光纤激光器的基本理论以及多波长激光器稳定振荡的条件,并总结了几种实现多波长掺铒光纤激光器的稳定振荡的方法。5.对多波长掺铒光纤激光器进行了实验研究。分别利用三种方案实现了常温下稳定激光输出的结构新颖、简单实用的多波长掺铒光纤激光器:(1)通过调谐装置提供轴向应变和横向应变,分别利用双折射光纤光栅和单模光纤光栅作为激光的选频器件,实现了波长及波长间隔可调谐的双波长掺铒光纤激光器。(2)利用双折射光纤和起偏器组成的周期滤波器,通过偏振烧孔效应抑制由均匀展宽引起的模式竞争,实现了室温下稳定激光输出的可调谐双波长掺铒光纤激光器。激光器可以实现波长间隔分别为3.44nm和1.56nm的双波长激光输出,此外,该激光器还能获得波长调谐在1599.28nm-1605.84nm范围内的单波长激光输出。(3)利用双折射光纤环形镜作为反射镜,结合起偏器在激光腔内引入偏振

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-18
  1.1 光纤通信的发展  10-13
  1.2 WDM 中OADM技术及研究进展  13-15
  1.3 多波长光纤激光器的研究进展  15-17
  1.4 本论文研究内容  17-18
第二章光纤光栅的理论研究  18-29
  2.1 引言  18
  2.2 耦合模理论  18-21
  2.3 均匀周期光纤光栅的耦合模理论分析  21-24
  2.4 双折射光纤布喇格光栅的耦合模理论分析  24-26
  2.5 光纤光栅的调谐理论分析  26-28
    2.5.1 光纤光栅的轴向应力调谐  26-27
    2.5.2 光纤光栅的横向应力调谐  27-28
  2.6 本章小结  28-29
第三章可编程 OADM 的研究  29-49
  3.1 引言  29
  3.2 可编程 OADM 技术的研究进展  29-37
    3.2.1 OADM 的技术要求  29-31
    3.2.2 POADM 的技术进展  31-37
  3.3 可编程 OADM 技术的实验研究  37-47
    3.3.1 光纤光栅波长自动调谐模块设计和研制  37-42
    3.3.2 基于光纤光栅的可编程OADM 的研制  42-47
  3.4 本章小结  47-49
第四章多波长光纤激光器的基本理论  49-61
  4.1 光纤激光器输出特性理论  49-54
    4.1.1 环形腔光纤激光器输出特性  49-53
    4.1.2 线形腔光纤激光器输出特性  53-54
  4.2 多波长掺铒光纤激光器的相关理论  54-59
    4.2.1 增益饱和  55-58
    4.2.2 多波长激光输出的稳定条件  58-59
  4.3 多波长掺铒光纤激光器的均匀展宽消除机制概述  59-60
  4.4 本章小结  60-61
第五章多波长光纤激光器  61-76
  5.1 基于双折射光纤光栅的双波长掺铒光纤激光器  61-66
    5.1.1 实验装置与原理  62-63
    5.1.2 实验结果与讨论  63-66
  5.2 基于双折射光纤和起偏器的双波长掺铒光纤激光器  66-70
    5.2.1 实验装置图  67-68
    5.2.2 实验结果与分析  68-70
  5.3 基于双折射光纤环镜的多波长掺铒光纤激光器  70-74
    5.3.1 实验装置图  71-72
    5.3.2 实验结果与分析  72-74
  5.4 本章小结  74-76
总结与展望  76-78
参考文献  78-86
攻读硕士期间发表的论文与专利  86-87
致谢  87

DWDM通信系统用POADM及多波长全光纤激光器研制

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