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WDM系统中光纤光栅光分插复用技术研究

作　者: 郑景文
导　师: 黄勇林
学　校: 南京邮电大学
专　业: 光学工程
关键词: 光纤光栅 光分插复用器 光环行器 耦合模理论 复用/解复用器
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


光分插复用器（OADM）是WDM光网络的关键器件之一。本文从总结目前主要的OADM结构入手，着重研究了基于光纤光栅和环行器的OADM，并提出了一种新型的基于光纤光栅和环行器的OADM。主要研究内容如下：1)对光纤光栅的耦合模理论和光纤光栅的调谐技术进行了研究。首先通过光纤光栅的耦合方程给出了光纤光栅布喇格条件和反射率公式，并对啁啾光纤光栅作了简要介绍；其次，我们对光纤光栅的调谐方法作了探讨，重点研究了应力调谐中的悬臂梁及磁场对光纤光栅布拉格波长的调谐。2)对基于光纤光栅和环行器的四种OADM结构进行了研究和仿真实验。这四种结构分别为可调谐光栅结构（Ⅰ型）、级联光栅结构（Ⅱ型）、两个光栅组合结构（Ⅲ型）、光栅和马赫-曾德尔干涉仪组合结构（Ⅳ型）。仿真实验结果如下：Ⅰ型OADM结构下载信号边模抑制比达到了20.5dB。Ⅱ型OADM结构下载信号边模抑制比达到了20.5dB，上下载的插入损耗非常低，特别是上载功能与其他型OADM相比有一定的优势。Ⅲ型OADM结构，各个下载波的边模抑制比为20dB左右，虽然上载损耗相比Ⅱ型光纤光栅OADM稍微逊色一点，但结构简单灵活，并具有可调谐功能。Ⅳ型OADM结构，各个下载波的边模抑制比为22dB左右，相比其它型光纤光栅OADM结构来说，Ⅳ型光纤光栅OADM下载波边模抑制比多了2dB，因此下载波的信号串扰影响更小一点。3)提出了一种新型的基于光纤光栅OADM结构。对此新型OADM结构进行两组WDM仿真实验。结果表明此新型结构在满负荷情况下与Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型光纤光栅OADM相比没有很大优势，下载波长的边模抑制比高达20dB，但在不满负荷的情况下，此新型结构对不需要解复用的信号没有影响，具有直通的功能。而且各个下载波的边模抑制比为27dB左右，比满负荷情况下边模抑制比高出7dB，比Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型光纤光栅OADM的边模抑制比更高，而且更方便，直接和灵活。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-21
  1.1 WDM 光纤通信的发展  8-10
  1.2 OADM 发展现状  10-16
    1.2.1 基于分合波器和波长交换单元的OADM  11-13
    1.2.2 阵列波导光栅型  13
    1.2.3 基于声光可调滤波器(AOTF)的OADM  13-14
    1.2.4 基于光纤光栅和光环行器的OADM  14-15
    1.2.5 基于Mach-Zehnder 干涉仪和光纤光栅的OADM  15-16
  1.3 光纤光栅的研究进展  16-19
  1.4 本文的主要研究内容  19-21
第二章 光纤光栅理论分析  21-32
  2.1 引言  21
  2.2 光纤光栅中的折射率调制  21-22
  2.3 光纤光栅的耦合模理论分析及模拟  22-26
  2.4 光纤光栅的调谐  26-31
    2.4.1 光纤光栅的温度和应力调谐  27-29
    2.4.2 光纤光栅的声光调谐  29-30
    2.4.3 光纤光栅的电光和磁光调谐  30-31
  2.5 本章小结  31-32
第三章 基于光纤光栅和环行器的OADM 研究  32-52
  3.1 引言  32
  3.2 可调谐基本的光纤光栅OADM 结构及其实验研究  32-37
    3.2.1 OADM 的结构及其原理  32-33
    3.2.2 仿真实验研究及其结果  33-37
  3.3 光纤光栅与环形器的四波长信道OADM 结构及其实验研究  37-41
    3.3.1 OADM 结构原理  37
    3.3.2 仿真实验及其结果  37-41
  3.4 两个光纤光栅组合的OADM 实验研究  41-45
    3.4.1 OADM 的结构原理  41-42
    3.4.2 仿真实验及其实验结果  42-45
  3.5 由光纤光栅和马赫－曾德尔干涉仪组合的OADM 实验研究  45-50
    3.5.1 OADM 的结构原理  45-46
    3.5.2 仿真实验研究及其结果  46-50
  3.6 四种OADM 结构方案比较  50
  3.7 本章小结  50-52
第四章 新型基于光纤光栅和环行器OADM 结构及其研究  52-63
  4.1.引言  52
  4.2.新型基于光纤光栅和环行器OADM 研究  52-62
    4.2.1 新型OADM 结构  52-55
    4.2.2 实验仿真及结果  55-62
  4.3 本章结论  62-63
第五章 总结与展望  63-65
致谢  65-66
参考文献  66-73
攻读学位期间发表的学术论文  73

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 波导光学与集成光学 > 光纤元件
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