超短脉冲在光纤光栅中的传输机理及其分布式传感研究
发布时间：2021-01-14 17:23
光纤光栅由于体积小、抗电磁干扰、低成本、有复用能力等优点已被广泛应用于光纤通信和光纤传感系统中。在高速长途通信系统中,常将超短脉冲作为光源以提高系统的比特率,光纤布拉格光栅在光纤通信系统中作为色散补偿元件和脉冲整形器的基本原理均是基于超短脉冲在其中的传输特性。此外,可实现分布式传感是光纤光栅传感器的重要优点之一,许多光纤光栅全分布式传感器均是基于局部受扰动时光纤光栅的脉冲响应,对其传输机理进行研究将为解调系统的设计提供重要的理论依据。本文对超短脉冲在局部受扰动时光纤光栅中的传输特性展开详细研究并提出了其在分布式传感中的应用。首先,介绍了计算光纤光栅脉冲响应谱的基本理论及方法,数值仿真了超短脉冲在均匀光纤光栅、切趾光纤光栅、啁啾光纤光栅和切趾啁啾光纤光栅中的传输特性,研究了光栅参数对反射谱和脉冲响应谱的影响,结果表明,光栅反射强度对脉冲传输特性的影响较大;对于切趾光纤光栅来说,切趾特性决定了光栅的反射谱和脉冲响应谱。其次,以应变为例,针对局部扰动时光纤光栅的反射谱和脉冲响应谱进行了详细研究,具体研究了应变大小、应变长度、应变位置和应变数量对仿真结果的影响并进行了规律总结。对于光纤光栅的反...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光栅孤子在均匀光纤光栅中传输时的（a）孤子形状和（b）时间-位移图
图 1.2 传输受限 1ps 脉冲在 L=1.0 cm 均匀光纤光栅中的传输响应[35]（a）Δn/n0=3×10-5，（b）Δn/n0=8×10-5，（c）Δn/n0=3×10-4，（d）Δn/n0=1×10-3后，他们仿真并实验了传输受限 1 ps 高斯脉冲输入三个中心波长不同的光射谱和时域脉冲传输谱[37]，发现三个光栅分别在反射谱和脉冲响应谱中反峰，可将其应用到波分复用系统中产生多波长光源或者用于光码分多址系脉冲的频域编码。随后，他们又发展了一种新的计算光纤光栅中超短脉冲值方法：先推导出时域耦合模方程，然后将该方程直接积分就可得光栅各和后向传输脉冲的强度[38]。利用此方法计算了弱光纤光栅、强光纤光栅和中前向和后向传输的脉冲强度，并给出了原理性的解释。次年，L.R.Chen 的研究成果进行了总结[39]，并在基础性研究的基础上提出了可能的应用：统中作为多波长光源或用于光码分多址系统中，给出了原理图并进行了理
图 1.2 传输受限 1ps 脉冲在 L=1.0 cm 均匀光纤光栅中的传输响应[35]（a）Δn/n0=3×10-5，（b）Δn/n0=8×10-5，（c）Δn/n0=3×10-4，（d）Δn/n0=1×10-3随后，他们仿真并实验了传输受限 1 ps 高斯脉冲输入三个中心波长不同的光纤光栅时的反射谱和时域脉冲传输谱[37]，发现三个光栅分别在反射谱和脉冲响应谱中反射三个对应的峰，可将其应用到波分复用系统中产生多波长光源或者用于光码分多址系统中实现相干脉冲的频域编码。随后，他们又发展了一种新的计算光纤光栅中超短脉冲传输响应的数值方法：先推导出时域耦合模方程，然后将该方程直接积分就可得光栅各位置处的前向和后向传输脉冲的强度[38]。利用此方法计算了弱光纤光栅、强光纤光栅和啁啾光纤光栅中前向和后向传输的脉冲强度，并给出了原理性的解释。次年，L.R.Chen 等人对他们组的研究成果进行了总结[39]，并在基础性研究的基础上提出了可能的应用：在波分复用系统中作为多波长光源或用于光码分多址系统中，给出了原理图并进行了理论分析。
【参考文献】：
期刊论文
[1]啁啾相移光纤光栅分布式应变与应变点精确定位传感研究[J]. 裴丽,吴良英,王建帅,李晶,宁提纲. 物理学报. 2017(07)
[2]分布式光纤光栅传感的研究与发展[J]. 彭蓓,孟丽君. 软件导刊. 2012(06)
[3]光纤光栅中孤子时延特性研究[J]. 王葵如,程洁琳,陈功,饶岚,桑新柱. 光学学报. 2011(02)
博士论文
[1]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
[2]基于光纤光栅的微波光子滤波器及发生器研究[D]. 祁春慧.北京交通大学 2012
硕士论文
[1]超短脉冲的传输规律与衍射特性的研究[D]. 李福瑞.山东师范大学 2014
[2]光纤光栅的反射光谱特性与色散特性的研究[D]. 姚海凤.哈尔滨工业大学 2008
[3]非线性、切趾和相移对光纤布拉格光栅反射谱的影响[D]. 乔芸芸.吉林大学 2004
本文编号：2977227
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光栅孤子在均匀光纤光栅中传输时的（a）孤子形状和（b）时间-位移图
图 1.2 传输受限 1ps 脉冲在 L=1.0 cm 均匀光纤光栅中的传输响应[35]（a）Δn/n0=3×10-5，（b）Δn/n0=8×10-5，（c）Δn/n0=3×10-4，（d）Δn/n0=1×10-3后，他们仿真并实验了传输受限 1 ps 高斯脉冲输入三个中心波长不同的光射谱和时域脉冲传输谱[37]，发现三个光栅分别在反射谱和脉冲响应谱中反峰，可将其应用到波分复用系统中产生多波长光源或者用于光码分多址系脉冲的频域编码。随后，他们又发展了一种新的计算光纤光栅中超短脉冲值方法：先推导出时域耦合模方程，然后将该方程直接积分就可得光栅各和后向传输脉冲的强度[38]。利用此方法计算了弱光纤光栅、强光纤光栅和中前向和后向传输的脉冲强度，并给出了原理性的解释。次年，L.R.Chen 的研究成果进行了总结[39]，并在基础性研究的基础上提出了可能的应用：统中作为多波长光源或用于光码分多址系统中，给出了原理图并进行了理
图 1.2 传输受限 1ps 脉冲在 L=1.0 cm 均匀光纤光栅中的传输响应[35]（a）Δn/n0=3×10-5，（b）Δn/n0=8×10-5，（c）Δn/n0=3×10-4，（d）Δn/n0=1×10-3随后，他们仿真并实验了传输受限 1 ps 高斯脉冲输入三个中心波长不同的光纤光栅时的反射谱和时域脉冲传输谱[37]，发现三个光栅分别在反射谱和脉冲响应谱中反射三个对应的峰，可将其应用到波分复用系统中产生多波长光源或者用于光码分多址系统中实现相干脉冲的频域编码。随后，他们又发展了一种新的计算光纤光栅中超短脉冲传输响应的数值方法：先推导出时域耦合模方程，然后将该方程直接积分就可得光栅各位置处的前向和后向传输脉冲的强度[38]。利用此方法计算了弱光纤光栅、强光纤光栅和啁啾光纤光栅中前向和后向传输的脉冲强度，并给出了原理性的解释。次年，L.R.Chen 等人对他们组的研究成果进行了总结[39]，并在基础性研究的基础上提出了可能的应用：在波分复用系统中作为多波长光源或用于光码分多址系统中，给出了原理图并进行了理论分析。
【参考文献】：
期刊论文
[1]啁啾相移光纤光栅分布式应变与应变点精确定位传感研究[J]. 裴丽,吴良英,王建帅,李晶,宁提纲. 物理学报. 2017(07)
[2]分布式光纤光栅传感的研究与发展[J]. 彭蓓,孟丽君. 软件导刊. 2012(06)
[3]光纤光栅中孤子时延特性研究[J]. 王葵如,程洁琳,陈功,饶岚,桑新柱. 光学学报. 2011(02)
博士论文
[1]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
[2]基于光纤光栅的微波光子滤波器及发生器研究[D]. 祁春慧.北京交通大学 2012
硕士论文
[1]超短脉冲的传输规律与衍射特性的研究[D]. 李福瑞.山东师范大学 2014
[2]光纤光栅的反射光谱特性与色散特性的研究[D]. 姚海凤.哈尔滨工业大学 2008
[3]非线性、切趾和相移对光纤布拉格光栅反射谱的影响[D]. 乔芸芸.吉林大学 2004
本文编号：2977227
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