基于少模光纤的模式转换器和光纤激光器的研究
发布时间：2020-12-18 23:26
模分复用技术是大幅提升通信系统传输容量的有效手段之一。模式转换器是线偏振模式、轨道角动量模式和矢量模式复用系统中的关键器件,基于少模光纤的模式转换器具有结构简单、体积小、转换效率高、与光纤系统兼容性好等优点,是模分复用系统的良好选择。多波长光纤激光器是密集波分复用系统的理想光源,相比于半导体激光器阵列能有效降低系统的复杂性和成本;而单纵模窄线宽光纤激光器因其光束质量好、线宽窄的优点同样可应用于密集波分复用系统,同时在长距离光纤传感、激光雷达、相干光通信领域有广阔的应用前景。少模光纤激光器可输出高阶线偏振模式、矢量模式,应用于模分复用系统可降低系统复杂性,提高模式复用灵活性。将少模光纤激光器与多波长或窄线宽光纤激光器相结合,可制作应用于波分-模分混合复用系统的光纤激光器。本论文在中央高校基本科研业务费专题项目、“973”项目和国家自然科学基金等项目的支持下,取得如下研究成果:（1）从耦合模理论出发研究了模式选择耦合器的原理和特性,分析了耦合器结构参数对模式耦合的影响。利用本实验室的MCVD（Modified Chemical Vapor Deposition）设备制作了双模光纤,并利用熔...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１．商用波分复用系统频谱效率［２１］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１．?Ｓｐｅｃｔｒａｌ?ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ?ＷＤＭ?ｓｙｓｔｅｍｓ．??
少模光纤主要分为阶跃型和渐变型两大类，以此为基础进行变化设计可以演变出??多种类型的折射率分布，例如多芯层型、环芯型、环芯空心型、带辅助沟道型等，??如图１－３所示。阶跃型少模光纤可以实现较低的模间串扰，但是具有较大的ＤＭＧＤ。??渐变型少模光纤具有较低的ＤＭＧＤ，尤其是带辅助沟道型的少模光纤可以使??ＤＭＧＤ保持一极低值。因此，设计具有新型纤芯形状和折射率分布的少模光纤以??５??
＼?／?ｍ?￣￣?／?■ｉｉＨＢ??图１－５．光纤型模式转换器：（ａ）长周期光纤光栅；（ｂ）模式选择耦合器；（ｃ）光子灯笼??Ｆｉｇｕｒｅ?１－５．?Ａｌｌ－ｆｉｂｅｒ?ｍｏｄｅ?ｃｏｎｖｅｎｔｅｒｓ：?（ａ）?ｌｏｎｇ?ｐｅｒｉｏｄ?ｆｉｂｅｒ?ｇｒａｔｉｎｇ；?（ｂ）?ｍｏｄｅ?ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ?ｃｏｕｐｌｅｒ；?（ｃ）??ｐｈｏｔｏｎｉｃ?ｌａｎｔｅｒｎｓ??长周期光纤光栅是一种常用的选择性模式转换器，光栅条纹形式包括垂直型??和倾斜型，可以实现前向不同模式之间的能量耦合。１９８４年，美国斯坦福大学的??Ｒ．?Ｃ．?Ｙｏｕｎｇｑｕｉｓｔ等人首次利用带有周期性凹槽的刻蚀板压在少模光纤上，引入机??械应力，弹光效应使光纤折射率产生周期性变化，从而形成长周期光栅实现基模??到二阶模的转换［９２］。２０１５年，南开大学的ＢｉａｏＷａｎｇ等人用高频Ｃ〇２激光在少模??光纤上刻蚀出长周期光栅，实现了?ＬＰｍ模式到ＬＰｕ模式的转换［６２１。华中科技大学??的Ｓｈｕｈｕｉ?Ｌｉ等人用机械长周期光栅得到ＬＰｕ模式，再用两块金属板挤压少模光纤??改变两个正交高阶模之间的相位差
【参考文献】：
期刊论文
[1]High-order mode lasing in all-FMF laser cavities[J]. TENG WANG,AO YANG,FAN SHI,YIPING HUANG,JIANXIANG WEN,XIANGLONG ZENG. Photonics Research. 2019(01)
[2]Wavelength-switchable vortex beams based on a polarization-dependent microknot resonator[J]. JINQIU ZHENG,AO YANG,TENG WANG,XIANGLONG ZENG,NING CAO,MEI LIU,FUFEI PANG,TINGYUN WANG. Photonics Research. 2018(05)
[3]Generation of cylindrical vector beams in a mode-locked fiber laser using a mode-selective coupler[J]. 蔡宇,汪杰,张娇娇,万洪丹,张祖兴,张琳. Chinese Optics Letters. 2018(01)
[4]信息通信行业发展规划（2016-2020年）[J]. 中国电信业. 2017(02)
[5]Self-starting passively mode-locked all fiber laser based on carbon nanotubes with radially polarized emission[J]. Yong Zhou,Jian Lin,Xiaoqiang Zhang,Lixin Xu,Chun Gu,Biao Sun,Anting Wang,Qiwen Zhan. Photonics Research. 2016(06)
[6]200Gbps超高速PDM-16QAM光通信系统[J]. 赵环,刘毓. 新型工业化. 2016(09)
[7]5G移动通信网络关键技术综述[J]. 赵国锋,陈婧,韩远兵,徐川. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2015(04)
[8]5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J]. 尤肖虎,潘志文,高西奇,曹淑敏,邬贺铨. 中国科学:信息科学. 2014(05)
[9]Design and optimization of weakly-coupled few-mode fiber with low nonlinearity[J]. 刘俊彦,张杰,韩佳巍,高冠军,赵永利,顾畹仪. Chinese Optics Letters. 2014(03)
[10]宽带中国战略下的光通信技术发展趋势[J]. 张海懿. 电信技术. 2013(01)
博士论文
[1]特种光纤及光纤中涡旋光的研究[D]. 姜有超.北京交通大学 2018
[2]柱矢量光纤激光器及应用研究[D]. 颜珂.中国科学技术大学 2018
[3]模分复用光传输关键技术研究[D]. 于大伟.华中科技大学 2017
[4]轴对称矢量光束光纤激光器脉冲产生及效率增强[D]. 周勇.中国科学技术大学 2017
[5]新型窄线宽光纤激光器与光纤传感器的研究[D]. 尹彬.北京交通大学 2016
[6]新型少模光纤波导特性分析及其器件的研制[D]. 梁骁.北京交通大学 2016
[7]新型大模场直径弯曲不敏感单模及少模光纤的研究[D]. 林桢.北京交通大学 2014
[8]多波长、单纵模光纤激光器的研究[D]. 冯素春.北京交通大学 2010
本文编号：2924793
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１．商用波分复用系统频谱效率［２１］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１．?Ｓｐｅｃｔｒａｌ?ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ?ＷＤＭ?ｓｙｓｔｅｍｓ．??
少模光纤主要分为阶跃型和渐变型两大类，以此为基础进行变化设计可以演变出??多种类型的折射率分布，例如多芯层型、环芯型、环芯空心型、带辅助沟道型等，??如图１－３所示。阶跃型少模光纤可以实现较低的模间串扰，但是具有较大的ＤＭＧＤ。??渐变型少模光纤具有较低的ＤＭＧＤ，尤其是带辅助沟道型的少模光纤可以使??ＤＭＧＤ保持一极低值。因此，设计具有新型纤芯形状和折射率分布的少模光纤以??５??
＼?／?ｍ?￣￣?／?■ｉｉＨＢ??图１－５．光纤型模式转换器：（ａ）长周期光纤光栅；（ｂ）模式选择耦合器；（ｃ）光子灯笼??Ｆｉｇｕｒｅ?１－５．?Ａｌｌ－ｆｉｂｅｒ?ｍｏｄｅ?ｃｏｎｖｅｎｔｅｒｓ：?（ａ）?ｌｏｎｇ?ｐｅｒｉｏｄ?ｆｉｂｅｒ?ｇｒａｔｉｎｇ；?（ｂ）?ｍｏｄｅ?ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ?ｃｏｕｐｌｅｒ；?（ｃ）??ｐｈｏｔｏｎｉｃ?ｌａｎｔｅｒｎｓ??长周期光纤光栅是一种常用的选择性模式转换器，光栅条纹形式包括垂直型??和倾斜型，可以实现前向不同模式之间的能量耦合。１９８４年，美国斯坦福大学的??Ｒ．?Ｃ．?Ｙｏｕｎｇｑｕｉｓｔ等人首次利用带有周期性凹槽的刻蚀板压在少模光纤上，引入机??械应力，弹光效应使光纤折射率产生周期性变化，从而形成长周期光栅实现基模??到二阶模的转换［９２］。２０１５年，南开大学的ＢｉａｏＷａｎｇ等人用高频Ｃ〇２激光在少模??光纤上刻蚀出长周期光栅，实现了?ＬＰｍ模式到ＬＰｕ模式的转换［６２１。华中科技大学??的Ｓｈｕｈｕｉ?Ｌｉ等人用机械长周期光栅得到ＬＰｕ模式，再用两块金属板挤压少模光纤??改变两个正交高阶模之间的相位差
【参考文献】：
期刊论文
[1]High-order mode lasing in all-FMF laser cavities[J]. TENG WANG,AO YANG,FAN SHI,YIPING HUANG,JIANXIANG WEN,XIANGLONG ZENG. Photonics Research. 2019(01)
[2]Wavelength-switchable vortex beams based on a polarization-dependent microknot resonator[J]. JINQIU ZHENG,AO YANG,TENG WANG,XIANGLONG ZENG,NING CAO,MEI LIU,FUFEI PANG,TINGYUN WANG. Photonics Research. 2018(05)
[3]Generation of cylindrical vector beams in a mode-locked fiber laser using a mode-selective coupler[J]. 蔡宇,汪杰,张娇娇,万洪丹,张祖兴,张琳. Chinese Optics Letters. 2018(01)
[4]信息通信行业发展规划（2016-2020年）[J]. 中国电信业. 2017(02)
[5]Self-starting passively mode-locked all fiber laser based on carbon nanotubes with radially polarized emission[J]. Yong Zhou,Jian Lin,Xiaoqiang Zhang,Lixin Xu,Chun Gu,Biao Sun,Anting Wang,Qiwen Zhan. Photonics Research. 2016(06)
[6]200Gbps超高速PDM-16QAM光通信系统[J]. 赵环,刘毓. 新型工业化. 2016(09)
[7]5G移动通信网络关键技术综述[J]. 赵国锋,陈婧,韩远兵,徐川. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2015(04)
[8]5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J]. 尤肖虎,潘志文,高西奇,曹淑敏,邬贺铨. 中国科学:信息科学. 2014(05)
[9]Design and optimization of weakly-coupled few-mode fiber with low nonlinearity[J]. 刘俊彦,张杰,韩佳巍,高冠军,赵永利,顾畹仪. Chinese Optics Letters. 2014(03)
[10]宽带中国战略下的光通信技术发展趋势[J]. 张海懿. 电信技术. 2013(01)
博士论文
[1]特种光纤及光纤中涡旋光的研究[D]. 姜有超.北京交通大学 2018
[2]柱矢量光纤激光器及应用研究[D]. 颜珂.中国科学技术大学 2018
[3]模分复用光传输关键技术研究[D]. 于大伟.华中科技大学 2017
[4]轴对称矢量光束光纤激光器脉冲产生及效率增强[D]. 周勇.中国科学技术大学 2017
[5]新型窄线宽光纤激光器与光纤传感器的研究[D]. 尹彬.北京交通大学 2016
[6]新型少模光纤波导特性分析及其器件的研制[D]. 梁骁.北京交通大学 2016
[7]新型大模场直径弯曲不敏感单模及少模光纤的研究[D]. 林桢.北京交通大学 2014
[8]多波长、单纵模光纤激光器的研究[D]. 冯素春.北京交通大学 2010
本文编号：2924793
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2924793.html
