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光纤光栅型光分插复用器研究

作　者: 罗华栋
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环形器马赫-曾德尔干涉仪取样光栅
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

近年来,随着全光通信网的迅速发展,光分插复用器(OADM)作为WDM光网络的关键器件之一,一直是国内外广泛关注的焦点。OADM的结构方案有很多种,其中基于光纤光栅OADM因其插入损耗低、结构简单和与偏振无关等特点,在未来的光传送网中将会有广阔的应用前景。本文以光纤光栅型OADM为研究对象,分别研究了基于光纤光栅和环形器的OADM以及基于光纤光栅和马赫-曾德尔干涉仪的OADM,完成的主要工作有:1、首先对常见的几种OADM结构做了简单介绍,综述了光纤光栅近年来的发展和应用。接着从光纤的光敏特性和光栅的光学特性入手,详细推导了耦合模理论的一些重要结论,导出了光纤布拉格光栅的一般反射率公式,重点介绍了用于分段分析光纤光栅的传输矩阵理论,然后讨论了几种重要的切趾方法,简要模拟分析了它们的异同,最后介绍了光纤光栅的调谐技术。2、对三种基于光纤光栅和环形器的OADM结构做了研究和仿真实验。首先对单个可调谐光纤光栅和两个环形器的OADM(Ⅰ型)做了结构分析和仿真实验;其次设计了基于四光纤光栅级联和环形器的新型OADM(Ⅱ型),并对此结构分别做了满负荷和未满负荷两组仿真实验,结果显示,除了能成功实现四波长同时上下载外,未满负荷(两波长上下载)运行时比满负荷时要减少2dB左右串扰;最后提出基于光纤光栅和11端口环形器的新型OADM(Ⅲ型),仿真结果显示,Ⅲ型OADM在减少系统损耗的作用上明显优于Ⅰ型和Ⅱ型OADM,仅大约为0.5dB。3、对基于光纤光栅和马赫-曾德尔干涉仪的OADM做了研究。首先在理论分析了马赫-曾德尔干涉仪的基本输出特性后,对基于均匀光纤光栅和马赫-曾德尔干涉仪的OADM进行了理论分析,通过重点讨论器件的分光效率和隔离度,得到OADM最佳结构参数,随后利用这些参数对其输出特性做了数值模拟,最后通过仿真实验验证了其性能。其次,提出基于取样光栅和马赫-曾德尔干涉仪的OADM新结构,随后对此结构做了理论推导和数值模拟,得到了16信道下载谱和29信道下载谱,并应用了切趾技术对这两个下载谱做了优化。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
第一章绪论  8-19
  1.1 光纤通信系统中波分复用技术的发展  8-9
  1.2 光分插复用器研究现状  9-15
    1.2.1 基于分波/合波器+波长交换单元的波长复用型OADM  10-12
    1.2.2 基于光纤布拉格光栅和环形器的OADM  12-13
    1.2.3 基于光纤光栅和马赫-曾德尔干涉仪的OADM  13
    1.2.4 基于声光可调滤波器的OADM  13-14
    1.2.5 基于法布里-珀罗（F-P）腔的OADM  14-15
  1.3 光纤光栅国内外研究进展  15-17
  1.4 本文主要研究内容与创新点  17-19
    1.4.1 本文主要研究内容  17
    1.4.2 本文主要创新点  17-19
第二章光纤光栅理论  19-32
  2.1 引言  19
  2.2 光纤光栅的光敏性和光学特性  19-20
  2.3 光纤光栅的理论分析方法  20-26
    2.3.1 耦合模理论  20-24
    2.3.2 传输矩阵理论  24-26
  2.4 光纤光栅的切趾技术  26-28
  2.5 光纤光栅的调谐技术  28-31
    2.5.1 光纤光栅的应变调谐  29-30
    2.5.2 光纤光栅的温度调谐  30-31
  2.6 本章小结  31-32
第三章基于光纤光栅和光环形器的OADM 研究  32-50
  3.1 引言  32-33
  3.2 基于可调谐光纤光栅和环形器的典型OADM 结构分析及实验研究  33-38
    3.2.1 结构及原理  33
    3.2.2 仿真实验分析  33-38
  3.3 基于四光纤光栅级联和环形器的新型OADM 结构分析及实验研究  38-44
    3.3.1 结构及原理  38-39
    3.3.2 仿真实验分析  39-44
  3.4 基于光纤光栅和11 端口环形器的新型OADM 结构分析及实验研究  44-48
    3.4.1 结构及原理  44-45
    3.4.2 仿真实验分析  45-48
  3.5 三种OADM 结构方案比较  48-49
  3.6 本章小结  49-50
第四章基于光纤光栅和马赫-曾德尔干涉仪的OADM 研究  50-66
  4.1 引言  50
  4.2 均匀光纤光栅和马赫-曾德尔干涉仪构成的OADM  50-59
    4.2.1 马赫-曾德尔干涉仪输出特性  50-52
    4.2.2 OADM 结构分析和仿真研究  52-59
  4.3 取样光纤光栅和马赫-曾德尔干涉仪构成的新型OADM  59-65
    4.3.1 取样光纤光栅特性  59-61
    4.3.2 OADM 结构分析和仿真研究  61-65
  4.4 本章小结  65-66
第五章总结与展望  66-68
致谢  68-69
参考文献  69-74
攻读硕士学位期间发表的论文  74

光纤光栅型光分插复用器研究

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