超长光纤光栅写入系统关键技术的研究

发布时间：2019-09-07 09:08

【摘要】：随着通信技术的飞速发展,人们对光纤通信系统传输容量需求呈现爆炸性增长。如何实现超大容量超远距离传输成为近几年来光通信技术研究的热点。然而传输速率越高,系统的色度色散效应越严重,因此解决高速光通信系统的色散问题有重大意义。由于啁啾光纤光栅相比于光纤色散补偿和电色散补偿的多重优势,利用其进行色散补偿正成为主流技术。目前,虽然国内外研究人员对超长光纤光栅(FBG, Fiber Bragg Grating)制作技术进行了广泛的研究,但均未制作成功。主要原因是聚焦光斑尺寸无法达到制作色散补偿啁啾光栅的光斑大小要求。国内外研究人员一直在寻找技术方案解决逐点写入系统光斑过大的问题。论文针对逐点写入激光光束聚焦问题以及光纤选型对光栅性能影响的问题进行研究。选题具有重要的理论意义和实用价值。论文的主要工作内容和创新点如下：(1)提出了利用空频滤波器改善准分子激光器光源的优化方案。对空频滤波器进行了结构设计。通过信息变换光学手段,仿真分析了空频滤波器在超长布拉格光纤光栅制作上的参数优化问题,针对激光束通过空频滤波器后的光强分布变化进行了数值模拟和实验研究。仿真和实验结果表明,准分子激光器光斑质量有了极大的改善。(2)研究了影响激光光束聚焦后光斑尺寸的因素并对系统进行设计。采用扩束准直的方法对激光光束发散角压缩后再进行聚焦。对比了使用准直系统和不使用准直系统时聚焦光斑尺寸,使用准直系统后优化效果明显。最终得到光斑尺寸为0.4μm，，可以用于逐点写入超长光纤光栅。(3)研究了激光通过球差透镜后的光强分布规律。目前已发表文献研究激光光斑主要集中于衍射限制问题,而对光斑轴上、轴外、球差、色差、场曲、畸变等问题考虑不够。而这些问题极大的影响了超长光纤光栅写入质量。最终得到了菲涅尔数和球差对于聚焦后光斑尺寸大小影响的相关重要结论。对以后进一步优化光学系统提供了理论依据和指导意义。(4)首次对制作光纤光栅时光纤选型对光栅色散补偿性能的影响进行了研究。基于耦合模理论分别对光纤长度、调制指数、纤芯直径对光纤光栅的反射谱和时延特性的影响进行了数值仿真。同时对比了选用普通光纤和W型光纤制作出的光栅性能。光纤本身也是一个柱透镜,这对光斑会产生二次聚焦,导致光斑质量下降。论文首次提出了一种平板玻璃解决方案,分析表明,可以很好地解决上述问题。
【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】：TN253;TN24

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 辛雨,余重秀,吴强,忻向军,胡乐辉,姚德启;光纤光栅的几种调谐方法[J];光通信研究;2002年05期

2 夏光琼,吴正茂,陈建国;考虑光纤光栅反射率分布的外腔半导体激光器的理论模型[J];中国激光;2002年04期

3 黄永清,宋继恩,李建新,夏月辉,陈雪,任晓敏;利用均匀光纤光栅模拟长距离光纤的理论和实验研究[J];光电子·激光;2003年03期

4 黄权;秦子雄;曾庆科;周春新;罗玖田;王志高;;光纤光栅制作技术的最新进展[J];光通信技术;2006年06期

5 刘洋;王小兵;孙斌;张玺;程勇;王立军;;光纤光栅制作技术研究[J];激光与红外;2007年04期

6 肖永良;;光纤光栅的制作方法[J];科技信息(学术研究);2007年03期

7 张洪宪;;光纤光栅传感器技术及其应用[J];重庆科技学院学报(自然科学版);2007年03期

8 史双瑾;邱琪;邱志成;廖云;熊彩东;;基于光纤光栅的实时延时技术[J];半导体光电;2009年05期

9 李燕;陈建军;;啁啾型光纤光栅原理及制作技术[J];软件导刊;2010年10期

10 ;香港理工大学研发光纤光栅监测技术试用于全国高铁[J];硅谷;2011年15期

相关会议论文 前10条

1 陈熙源;;光纤光栅在测量技术的应用[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策（下册）[C];2002年

2 史巍巍;胡婷婷;;光纤光栅探测超声波的研究现状浅析[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年

3 黄锐;蔡海文;方祖捷;陈高庭;;调节光纤光栅参数的一种新方法[A];全国第十次光纤通信暨第十一届集成光学学术会议（OFCIO’2001）论文集[C];2001年

4 周文;陈抗生;章献民;叶险峰;;光纤光栅的研究与发展[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展（下册）[C];1999年

5 章献民;陈抗生;;光纤光栅在微波毫米波光子学中的应用[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年

6 文庆珍;黄俊斌;赵培仲;;封装聚合物对光纤光栅压力传感增敏的影响[A];2004年全国高分子材料科学与工程研讨会论文集[C];2004年

7 刘全;吴建宏;陈刚;方玲玲;;用于制作光纤光栅相位掩模的衍射特性分析[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年

8 郑伟;卓仲畅;苏雪梅;于永森;张玉书;;利用取样光纤光栅实现应变和温度同时测量[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年

9 孙伟民;赵磊;姜富强;相艳荣;刘志海;;荧光光纤光栅的制作与测试研究[A];江苏、山东、河南、江西、黑龙江五省光学（激光）联合学术'05年会论文集[C];2005年

10 姜富强;赵磊;孙伟民;朱玉华;李金娟;;载氢光纤光栅退火特性研究[A];江苏、山东、河南、江西、黑龙江五省光学（激光）联合学术'05年会论文集[C];2005年

相关重要报纸文章 前3条

1 杨凤鸣;神奇的光纤光栅[N];中国电力报;2004年

2 特约记者 金红;三项地灾监测仪获国家专利[N];中国国土资源报;2011年

3 卢庆儒;高速光纤传输应用中元件技术趋势(4)[N];电子资讯时报;2007年

相关博士学位论文 前10条

1 张业斌;基于光学加热的新型光纤光栅折射率传感器的研究[D];浙江大学;2015年

2 姜暖;用于光纤光栅传感网络的光纤光栅阵列和新型光栅器件研究[D];国防科学技术大学;2013年

3 张金涛;光纤光栅传感器复用关键技术的研究与应用[D];合肥工业大学;2015年

4 陈哲敏;光纤光栅动态应力和折射率传感研究[D];浙江大学;2008年

5 孙伟民;基于荧光光纤光栅的应变与温度同时测试技术[D];哈尔滨工程大学;2005年

6 王国东;啁啾光纤光栅的优化设计与光纤光栅模拟软件的开发[D];吉林大学;2006年

7 姜莉;光纤光栅写入及其应用研究[D];南开大学;2005年

8 杨亦飞;工程化光纤光栅传感系统的设计与应用研究[D];南开大学;2005年

9 倪娟;光纤光栅在微波光子学中的应用[D];浙江大学;2011年

10 张桂花;表面黏贴式光纤光栅传感原理及其实验研究[D];西安科技大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 刘慧莹;基于光纤光栅和MZ干涉仪的全光纤传感器研究[D];天津理工大学;2015年

2 蔺际超;基于磁流体包覆复合光纤光栅的磁场传感器研究[D];天津理工大学;2015年

3 王静怡;薄包层光纤光栅理论及色散特性研究[D];天津理工大学;2015年

4 彭李;基于光纤光栅应变桩的边坡结构监测与稳定性灰色模型研究[D];昆明理工大学;2015年

5 周丰洲;相位取样型光纤光栅多信道幅频与相频滤波性能研究[D];西南交通大学;2014年

6 孙高盼;基于光纤光栅的钢轨温度力监测技术研究[D];西南交通大学;2015年

7 姜红;光纤光栅测试技术在边坡工程中的应用[D];西南交通大学;2015年

8 陈韩彬;基于CDMA技术的光纤光栅传感系统研究[D];西南交通大学;2015年

9 米秋实;光纤光栅传感技术在轨道状态监测中的研究[D];西南交通大学;2015年

10 王露;基于光纤光栅Sagnac环微波光子滤波器的研究[D];上海师范大学;2015年

本文编号：2532929