基于闪耀光纤光栅的模式转换器的研究

发布时间：2020-06-20 00:51

【摘要】：模分复用(MDM)是继时分复用和波分复用等复用技术后的一种新型复用技术,其利用不同的模式传输信息,能够极大地提高通信系统的容量。基模与高阶模式之间的转换是实现模式复用的关键因素之一。基于以上研究背景,本文提出了一种利用闪耀光纤布拉格光栅(TFBG)实现基模转换到高阶矢量模的新方法。应用全矢量复耦合模理论,分析了闪耀光纤光栅基模到高阶模的转换原理。研究对比了基于阶跃型少模光纤和反抛物线少模光纤(IPGIF)的TFBG,并在后者中实现了基模(HE11)到高阶矢量模(TE0i、TM01和HE21)的转换。分析了调制直流分量σ、光栅倾斜角度0、光栅幅度函数(调制深度)χ、光栅长度L等因素对耦合转换光谱的影响。研究表明,基于阶跃型少模光纤的TFBG可以实现模式的耦合转换,但简并的高阶矢量模(LP11模式群)在阶跃型少模光纤中无法实现有效的分离。对于反抛物线型少模光纤,其能够打破LP11模式群中矢量模式的简并性,高阶矢量模间的有效折射率差达到2.0 × 10-4以上,故基于此种少模光纤的TFBG可以在不同反射波长处实现矢量模式的耦合转换。反射谱的位置只受直流分量σ的影响,随着σ的增大,反射峰向长波长方向移动。倾斜角度0对基模与高阶模的反射谱分别有不同的影响,耦合系数与最大反射率随0的变化存在优化极值点。随着χ值的增大,反射率会增大。随着L值的增大,反射率会增大,反射谱会变窄。本论文提出的实现基模转换到高阶矢量模的TFBG,为光纤中高阶矢量模式的生成提供了新的技术手段,在模分复用技术研究领域具有重要应用价值。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN253
【图文】：

北京交通大学硕士学位论文逦逡逑１．５模分复用系统的研究进展逡逑基于ＦＭＦ的ＭＤＭ系统的原理，如图１－２所示，ＭＤＭ系统一般由光信号发逡逑送端、传输系统、光信号接收端和信号处理系统四部分构成。首先，光发送端先将逡逑电信号调制为基模形式的光信号，然后将这Ｎ路基模信号由模式转换器转换为Ｎ逡逑个不同的基模和高阶模式，接着通过模式复用器将这Ｎ个模式复用到ＦＭＦ传输系逡逑统中进行传输，这样每个模式就构成了一个独立的信道。在接收端，ＦＭＦ中的信逡逑号由解复用器还原为Ｎ个基模信号，再由Ｎ个光电检测器分别探测，最后被解调逡逑恢复为原信号。大部分的ＭＤＭ系统还需要对接收端的电信号进行多输入多输出逡逑的数字信号处理（ＭＩＭＯＤＳＰ）邋？逡逑

式中的ｎｅ／／ｉＣＷ＿ｅ为纤芯有效折射率，ｎｅ／）＾ａｄ为包层有效折射率。逡逑２．邋４．邋３倾斜光纤光栅的结构与性质逡逑图２－２为倾斜光纤布拉格光栅的结构示意图，图中ｒｅ。为纤芯半径，ｒ＊ｅｉ为包层逡逑半径，光栅的长度为Ｌ，０为ＴＦＢＧ的光纤纵向与光栅栅面方向的夹角，Ａｇ为光栅逡逑栅面的间隔周期，Ａ为光纤轴向的光栅周期，两者之间对应关系为：逡逑Ａｇ邋＝邋Ａｃｏｓ０逦（２－２４）逡逑闪耀光纤布拉格光栅（ＴＦＢＧ）与光纤布拉格光栅（ＦＢＧ）和长周期光纤光栅（ＬＰＦＧ）相逡逑比，能够更有效地将纤芯模耦合到包层模和辐射模中去，同时具有偏振依赖性。逡逑Ｊ８逡逑

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张世玉;;基于新型光纤光栅的加速度精确测量[J];电子世界;2017年12期

2 顾昌晟;陈婕;刘心宇;黄梦;张琳;张祖兴;;倾斜少模光纤光栅扭转传感研究[J];光通信技术;2017年08期

3 林继平;张子云;;相移光纤光栅的制作和特性[J];大学物理实验;2014年06期

4 邓宗平;雷君娇;王祖祥;;光纤光栅技术在矿建信息施工中的应用[J];能源与节能;2015年06期

5 刘超;孙祺;柴雅婷;牟海维;;倾斜光纤光栅周期对其透射谱的影响[J];光学仪器;2014年01期

6 杜向硕;康志龙;安振峰;任浩;;光纤光栅外腔半导体激光器锁模特性[J];半导体技术;2013年09期

7 罗裴;田建伟;王立新;;双光纤光栅高频加速度传感器的研究[J];光电工程;2012年06期

8 ;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

9 任军芳;沈晓兵;张晓东;;光纤光栅感温火灾探测及报警系统在原油库的应用[J];安全、健康和环境;2010年09期

10 朱斌;;基于长周期塑料光纤光栅的温度传感系统[J];电工电气;2010年12期

相关会议论文 前10条

1 杨昂;汤贤伟;唐峰;彭丽萍;;油库光纤光栅感温火灾预警系统设计及其应用研究[A];2016中国消防协会科学技术年会论文集[C];2016年

2 陈洛洋;蓝景恒;温垦;刘德峰;郑继红;;基于倾斜条纹光纤光栅的初步研究[A];上海市激光学会2009年学术年会论文集[C];2009年

3 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

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 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

7 葛森;;光纤光栅与电阻应变片在岸边集装箱起重机应用[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年

8 关柏鸥;;微纳光纤光栅器件与传感器[A];“广东省光学学会2013年学术交流大会”暨“粤港台光学界产学研合作交流大会”会议手册论文集[C];2013年

9 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

10 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

相关重要报纸文章 前5条

1 杨凤鸣;神奇的光纤光栅[N];中国电力报;2004年

2 李明;光纤光栅应变传感器标校系统通过验收[N];中国船舶报;2012年

3 本报记者 马爱平;全球首套智能铁路监测网络亮相[N];科技日报;2010年

4 记者 黄青山　实习生 邱地;不遗余力为企业排忧解难[N];深圳商报;2009年

5 山东 李保军;浅谈光纤光栅传感器[N];电子报;2005年

相关博士学位论文 前10条

1 蒋鹏;光纤光栅水听器阵列抗偏振衰落和串扰抑制技术研究[D];国防科学技术大学;2016年

2 南秋明;石化设备的光纤光栅动态传感监测方法研究[D];武汉理工大学;2014年

3 胡宸源;大容量光纤光栅传感网络高速解调方法及关键技术研究[D];武汉理工大学;2015年

4 潘玉恒;双参量光纤传感器的传感理论与方法研究[D];天津大学;2017年

5 韩悦文;面向物联网应用的大容量光纤光栅传感网络的研究[D];武汉理工大学;2012年

6 赵志勇;Chirped光纤光栅和tilted光纤光栅的制作及应用研究[D];吉林大学;2004年

7 江俊峰;用于结构健康监测的光纤传感解调系统的理论与方法研究[D];天津大学;2004年

8 余显斌;光纤光栅在微波信号处理中的应用研究[D];浙江大学;2005年

9 卓仲畅;长周期和取样光纤光栅制作及其在光纤陀螺和光纤放大器中的应用研究[D];吉林大学;2005年

10 陈光辉;掺杂二氧化硅玻璃光敏性及光纤光栅器件研究[D];复旦大学;2005年

相关硕士学位论文 前10条

1 张斌;超短脉冲在光纤光栅中的传输机理及其分布式传感研究[D];哈尔滨工程大学;2018年

2 郑艳;基于光纤光栅的煤矿瓦斯压力测量的关键技术研究[D];河南理工大学;2017年

3 姚敏;扭转梁光纤光栅加速度传感器研究[D];昆明理工大学;2018年

4 刘吉虹;基于FBG仿生皮肤光纤传感器的特性研究[D];安徽工业大学;2018年

5 张浩然;光纤光栅探针测量误差分析与视觉引导技术研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

6 李绍清;基于闪耀光纤光栅的模式转换器的研究[D];北京交通大学;2018年

7 王庆林;碳纤维复合材料热固化过程的数值分析与光纤光栅监测[D];山东大学;2018年

8 郑嘉麒;基于光纤光栅的真空环境不锈钢小平台多参数检测[D];合肥工业大学;2018年

9 王琳慧;基于光纤光栅的电机温度测量系统的研究[D];沈阳工业大学;2018年

10 魏钧涛;基于可调谐激光器的FBG解调仪研制及应变检测应用研究[D];山东大学;2018年

本文编号：2721605