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提高可变光纤延迟线精度的研究

作　者: 卿翔
导　师: 陈福深
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 光纤延迟线 可调谐激光器 材料色散 延时精度
分类号: TN929.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


近年来,随着人们对信息的需求越来越大,直接推动了光纤通信技术的迅猛发展,利用光纤传输信号,特别是微波RF信号的研究在国际上越来越趋于活跃。光纤有一个很重要的应用即能进行频域和时域的信号处理,其中最典型的应用是将光纤作为延迟线。由于光纤延迟线相对于传统的声表面波、电荷耦合器件、同轴电缆等延迟线具有带宽宽、损耗低、抗干扰、保密性好、重量轻、性价比高等诸多优点,将来势必得到更为广泛的应用。因此,现在开展对于光纤延迟线的研究就显得十分有意义。本文首先从光纤延迟线的原理出发,分析了构成光纤延迟线系统的几个模块组成,并且简要地分析了每一模块的工作原理,为以后设计光纤延迟线系统时选取最匹配的模块提供理论依据。在文章第二章,介绍了国内外现有的几种光延迟线延时的机理及其各自的优缺点。依据实验室现有的一些条件,列出了几种能够实现的3-bit可变光纤延迟单元的结构,并做了相应分析。本文的主题是提高可变光纤延迟线的延时精度,为了实现这一目的,本文从两方面对其进行了研究。一方面,改进可变光纤延迟单元的结构,以3个2×2光开关构成的延迟单元为例,对其开关状态与延时误差之间的关系进行了理论分析和公式推导,并根据这一结果设计了由6个1×2光开关构成的具有较低延时误差的3-bit可变光纤延迟单元。另一方面,提出一种通过采用可调谐激光器作为系统光源的技术,利用光纤的材料色散特性即光纤的折射率随传输波长变化而改变的特点,来改变延时光纤中信号存储的时间,从而达到提高光纤延迟线延时精度的目的。针对理想情况下的延时、未采用改变光源波长时的初始延时,以及改变波长后的修正延时分别做了仿真计算,结果表明延时精度得到了显著提高。本文最后设计了一套2-bit可变光纤延迟线系统,根据预先设定的实验方案,先后进行了相应实验器材的准备、模块单元测试、系统总体测试以及实验结果分析和讨论。实验结果表明测试的延时值与理论延时值具有较好的吻合度。本文提出的提高可变光纤延迟线精度的方法,对于某些需要用到高精度光纤延迟线的特殊场合,具有十分重要的理论和实践意义。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
简略字表  9-10
第一章 绪论  10-13
  1.1 光纤延迟线的介绍  10-11
  1.2 国内外光纤波导延迟线的发展动态  11-12
  1.3 本文主要工作  12-13
第二章 可变光纤延迟线的原理与分析  13-26
  2.1 光纤延迟线的基本原理  13-14
  2.2 光纤延迟线系统的组成模块介绍  14-18
    2.2.1 激光器  14-15
    2.2.2 调制器  15-16
    2.2.3 光开关  16-18
    2.2.4 光检测器  18
  2.3 可变光纤延迟线的类型及分析  18-23
    2.3.1 阵列波导光栅(AWG)与延时光纤型  19-20
    2.3.2 啁啾光纤光栅型  20-21
    2.3.3 光波导或光波导与延时光纤混合型  21-22
    2.3.4 光开关与延时光纤型  22-23
  2.4 可变光纤延迟线的系统设计  23-25
    2.4.1 可变光纤延迟单元的设计  24-25
    2.4.2 几种可变光纤延迟单元结构的比较  25
  2.5 本章小节  25-26
第三章 提高3-bit 可变光纤延迟线精度的研究及仿真  26-45
  3.1 从延迟单元结构上提高可变光纤延迟线的精度  26-29
    3.1.1 延迟单元内部光开关对延时精度的影响  26-28
    3.1.2 延迟单元结构的改进  28-29
    3.1.3 3-bit 可变光纤延迟单元的结构设计  29
  3.2 采用可调谐激光器提高可变光纤延迟线的精度  29-35
    3.2.1 方法的提出与理论分析  30
    3.2.2 色散的分类及表示方法  30-34
    3.2.3 可调谐激光器与延时光纤的介绍  34-35
  3.3 新型可变光纤延迟线的系统仿真  35-44
    3.3.1 仿真平台的介绍  35-36
    3.3.2 仿真模型的建立  36-37
    3.3.3 理想情况下的系统仿真  37-38
    3.3.4 考虑系统误差的初始延时仿真  38-39
    3.3.5 改变光源波长后的延时仿真  39-43
    3.3.6 新型可变光纤延迟线系统的参数  43-44
  3.4 本章小节  44-45
第四章 可变光纤延迟线的实验  45-53
  4.1 实验系统的设计  45-46
  4.2 实验器材的准备  46-47
  4.3 模块单元测试  47-49
  4.4 系统总体测试  49-50
  4.5 结果分析与讨论  50-52
  4.6 本章小节  52-53
第五章 全文总结  53-55
致谢  55-56
参考文献  56-58
个人简历  58
在硕士研究生期间发表的论文:  58
在硕士研究生期间参与的课题项目:  58

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 光波通信、激光通信 > 光纤通信
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