基于Sagnac环的微波光子滤波器的臂长差误差容限的研究

发布时间：2017-03-17 22:03

  本文关键词：基于Sagnac环的微波光子滤波器的臂长差误差容限的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着互联网流量需求的成倍增长,光纤干线和核心网的单根光纤的单波长传输速率已经超过100Gb/s,正在向更高的400Gb/s和Tb/s发展。从而对滤波器的性能要求也更加严格。基于Sagnac环的微波光子滤波器具有结构简单、偏振无关、边模抑制比高、性能稳定以及易于调谐等特点,得到了非常广泛应用。在实际应用中,环境变化等各种外界因素对基于Sagnac环的微波光子滤波器的影响得到了广泛深入的研究。然而在滤波器制作过程中臂长差的误差容限却没有被详细地研究。本文着重研究四种干涉型光纤梳状滤波器,特别是基于光纤光栅和高双折光子晶体光纤两类Sagnac环的微波光子滤波器的臂长差的误差容限,主要内容以及创新点如下:(1)对基于光纤光栅的Sagnac环状微波光子滤波器进行了理论研究,建立了环臂长差误差存在时滤波器透射谱的波长漂移及峰值功率损耗的理论模型,并用Matlab进行仿真验证。理论与仿真结果表明,基于光纤光栅的Sagnac环状微波光子滤波器的臂长差误差容限与臂长差的取值无关。无论臂长差取何值,当光纤光栅长度取=2mm、周期取Λ=535nm、折射率取neff=1.45时、滤波器的臂长差的误差容限为0.1μm,此时滤波器的峰值功率损耗为8dB。(2)对基于高双折光子晶体光纤(HiBi-PCF)的Sagnac环状微波光子滤波器进行了理论研究,分析了各个光学器件的关键参数对滤波器性能的影响。建立了存在环臂长误差时透射谱的波长漂移量及峰值功率损耗的理论模型,并用数值仿真进行实验验证。研究结果表明,基于HiBi-PCF的Sagnac环状微波光子滤波器的臂长误差容限与臂长的取值无关,当滤波器的耦合系数k取0.5、偏转角θ取π?2、HiBi-PCF折射率差值Δn取0.005、HiBi-PCF长度L取5m时,滤波器的环臂长误差容限为80μm.(3)对基于Mach-Zehnder干涉仪的微波光子滤波器进行理论研究,分析了各个光学器件的关键参数对滤波器性能的影响。并对臂长差误差对滤波器总体的性能的影响进行定量研究。理论与仿真结果表明,基于Mach-Zehnder干涉仪型的微波光子滤波器的臂长差误差容限与臂长差取值无关,当两个耦合器系数取1=2=0.5,臂长差取?L=1mm时,滤波器的臂长差误差容限为0.4μm。(4)研究了基于F-P腔的微波光子滤波器理论模型,对F-P腔长度存在误差时滤波器性能的影响进行定量的分析。建立了F-P腔长度存在误差时滤波器透射谱的波长漂移量和峰值功率损耗的模型,并通过Matlab仿真验证。理论与仿真结果表明,腔长误差容限与腔长取值无关,当F-P腔长L=0.3mm、光线入射角θ=0°、反射率R=0.25、有效折射率=1.45时,滤波器的环臂长差误差容限为0.1μm。对误差容限的研究有利于干涉型光纤梳状滤波器的设计和制造,也可用于光通信网络系统或光传感系统中由外界因素引起的臂长差变化的定量计算。
【关键词】：光纤光学 容限误差 琼斯矩阵 Sagnac环 梳状滤波器
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN713
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 课题来源9
• 1.2 课题研究的目的、意义9-11
• 1.3 国内外研究现状分析11-16
• 1.4 本文的主要研究内容16
• 1.5 本文的主要贡献及创新点16-17
• 1.6 本文的章节安排17-18
• 第二章 偏振光传输的分析方法18-23
• 2.0 引言18
• 2.1 偏振光传输的分析方法18
• 2.2 常用光学器件的Jones矩阵18-22
• 2.3 本章总结22-23
• 第三章 基于光纤光栅的Sagnac环状微波光子滤波器的臂长差误差容限的研究23-36
• 3.1 引言23
• 3.2 基于光纤光栅的Sagnac环状微波光子滤波器的模型与原理23-27
• 3.2.1 滤波器的理论模型23-24
• 3.2.2 滤波器的传输特性24-25
• 3.2.3 各个参数对滤波器的透射谱的影响25-27
• 3.2.3.1 耦合系数K对滤波器的透射谱的影响25-26
• 3.2.3.2 环臂长差对滤波器透射谱的影响26-27
• 3.3 臂长差误差容限的理论研究27-29
• 3.3.1 臂长差误差引起的波长漂移28
• 3.3.2 臂长差误差引起的峰值功率损耗28-29
• 3.4 数值仿真与研究29-35
• 3.4.1 基于均匀光纤光栅的滤波器的数值仿真29-32
• 3.4.2 基于切趾光纤光栅的滤波器的数值仿真32-35
• 3.5 本章总结35-36
• 第四章 基于HiBi-PCF的Sagnac环状微波光子滤波器的臂长差误差容限的研究36-45
• 4.1 引言36
• 4.2 基于HiBi-PCF的Sagnac环状微波光子滤波器的模型与原理36-40
• 4.2.1 滤波器的模型36-37
• 4.2.2 滤波器的传输特性37-38
• 4.2.3 各个参数对滤波器的透射谱影响38-40
• 4.2.3.1 耦合器对滤波器的透射谱的影响38
• 4.2.3.2 偏振控制器对滤波器的透射谱的影响38-39
• 4.2.3.3 HiBi-PCF长度对滤波器的透射谱的影响39-40
• 4.2.3.4 ?n对滤波器的透射谱的影响40
• 4.3 臂长差误差容限的理论研究40-42
• 4.3.1 臂长差误差引起的波长漂移40-41
• 4.3.2 臂长差误差引起的功率损耗41-42
• 4.4 数值仿真与研究42-43
• 4.5 本章总结43-45
• 第五章 几种干涉型微波光子滤波器的误差容限研究45-57
• 5.1 基于Mach-Zehnder干涉仪的微波光子滤波器的臂长差误差容限研究45-52
• 5.1.1 臂长差误差容限的理论研究45-49
• 5.1.2 数值仿真与研究49-52
• 5.2 基于F-P腔的微波光子滤波器的腔长误差容限研究52-56
• 5.2.1 腔长误差容限的理论研究52-54
• 5.2.2 数值仿真与研究54-56
• 5.3 本章总结56-57
• 第六章 总结和展望57-59
• 6.1 全文总结57-58
• 6.2 未来展望58-59
• 参考文献59-62
• 攻读学位期间取得的研究成果62-63
• 致谢63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 叶青;瞿荣辉;方祖捷;;Generation of millimeter-wave sub-carrier optical pulse by using a Fabry-Perot interferometer[J];Chinese Optics Letters;2007年01期

2 武建芬;陈根祥;;高双折射光纤Sagnac环反射特性的JONES矩阵分析[J];激光与光电子学进展;2006年09期

3 刘丽辉,赵启大,周广,张昊,陈少华,冯新焕,董孝义;双折射光纤环形镜滤波器特性研究[J];光学学报;2004年09期

4 黄雯,韩一石,何赛灵;光纤光栅最佳切趾函数的研究[J];光电子·激光;2002年12期

  本文关键词：基于Sagnac环的微波光子滤波器的臂长差误差容限的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：253493