基于相移光纤光栅的D型聚合物电光调制器的研究
本文选题:相移光纤光栅 + 聚合物 ; 参考:《北京交通大学》2016年硕士论文
【摘要】:随着信息时代的迅猛发展,用户业务需求的急剧膨胀,高速光纤通信技术备受青睐,这使得作为光纤通信系统的关键器件之一的光调制器也面临更高的要求。有机电光聚合物材料作为一种在制备调制器方面更具潜力的有机非线性光学材料而引起关注。电光调制器作为激光外调制中较为有效的器件,逐渐成为光纤通信系统和集成光学系统中研究的热点之一。本文将相移光纤光栅(Phase-shifted fiber grating)和有机电光聚合物材料相结合,利用相移光纤光栅的窄带透射峰特性,设计了一种基于相移光纤光栅的D型聚合物电光调制器,并对其进行了理论分析。重点研究了该D型电光调制器的波导结构设计及相移光纤光栅参数的优化选择,本文主要研究工作如下:1.由均匀光纤布拉格光栅的传输矩阵法推导了相移光纤光栅的传输矩阵,并进一步对相移光纤光栅的V-I传输矩阵进行了详尽的推导,得出了反射率和透射率的计算公式。由于该计算方法换算之后的界面矩阵是单位矩阵,可以省略,其计算过程比传统的传输矩阵法更加简单快捷。2.基于电光聚合物电光效应,分别研究了圆对称多包层光波导结构以及D型多包层光波导结构中聚合物层到纤芯之间的距离、聚合物的厚度以及聚合物薄膜材料的折射率等参量对光纤光栅有效折射率的影响。研究结果表明,D型多包层光波导结构能够在较小的电极电压下产生较大的芯包有效折射率变化,易于实现低驱动电压下的高速信号调制。3.提出了一种基于相移光纤光栅的D型聚合物电光调制器,研究了该调制器在相移量、相移位置以及折射率调制深度不同时的频谱特性,分析了调制区光栅长度以及调制电压频率对频谱的影响。研究结果表明,当在光纤光栅中间位置引入π相移且折射率调制深度较大时,该调制器更易实现较好的调制效果。
[Abstract]:With the rapid development of the information age and the rapid expansion of user service demand, high-speed optical fiber communication technology is favored, which makes the optical modulator, one of the key devices of optical fiber communication system, facing higher requirements. Organic electro-optic polymer materials have attracted much attention as an organic nonlinear optical material with more potential in the preparation of modulators. As an effective device in laser external modulation, electro-optic modulator has become one of the hotspots in optical fiber communication system and integrated optical system. In this paper, a D type polymer electro-optic modulator based on phase-shifted fiber grating is designed by combining phase shifted fiber grating (Phase-shifted fiber gratings) with organic electro-optic polymer materials. And the theoretical analysis is carried out. The waveguide structure design of the D type electro-optic modulator and the optimization of the parameters of the phase-shifted fiber grating are studied in detail. The main work of this paper is as follows: 1. The transfer matrix of phase-shifted fiber grating is derived from the transfer matrix method of uniform fiber Bragg grating. Furthermore, the V-I transmission matrix of phase-shifted fiber grating is deduced in detail, and the formulas of reflectivity and transmittance are obtained. Because the interfacial matrix converted by this method is a unit matrix, it can be omitted, and the calculation process is simpler and faster than the traditional transfer matrix method. Based on the electro-optic effect of electro-optic polymer, the distance between polymer layer and fiber core in circular symmetric multicladding waveguide and D type multi-clad optical waveguide structure is studied, respectively. The influence of the thickness of polymer and the refractive index of polymer film on the effective refractive index of fiber grating. The results show that the multicladding optical waveguide structure can produce a large effective refractive index change at a small electrode voltage, and it is easy to realize the high speed signal modulation. 3 at low driving voltage. A kind of D type polymer electro-optic modulator based on phase-shifted fiber grating is proposed. The spectrum characteristics of the modulator are studied in different phase shift, phase shift position and refractive index modulation depth. The effects of grating length and modulation voltage frequency on the frequency spectrum are analyzed. The results show that when 蟺 phase shift and refractive index modulation depth are introduced in the middle position of fiber grating, the modulator is easier to achieve better modulation effect.
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O631.24;TN761
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,本文编号:1792185
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