取样光纤光栅空域光功率分布特性研究

发布时间：2017-08-02 20:04

  本文关键词：取样光纤光栅空域光功率分布特性研究

  更多相关文章： 取样光纤光栅 傅里叶级数法 幅频响应 空域光功率分布 相位取样

【摘要】：取样光纤光栅又称为超结构光纤光栅,因其多信道特性而在密集波分复用系统、多波长激光器和光传感系统等领域有着广泛的应用。目前,对取样光纤光栅的研究主要侧重于它的幅频响应和相频响应,而针对其空域特性(即沿光栅长度方向上的光功率分布)的研究并不多。这一特性在很多场合有着重要的应用,如光纤激光器、微波光子学和光传感等。本文以此为背景研究取样光纤光栅的空域光功率分布特性。本文首先介绍了光纤光栅的起源及其在波分复用系统、色散补偿器、滤波器、光纤激光器和光纤传感等方面的应用。进而介绍了取样光纤光栅的研究现状,分析不同取样方式的优缺点和应用领域。在第二章中重点介绍了光纤布拉格光栅的结构特性和耦合模理论,接着分析取样光纤光栅的基本结构和分类——幅度取样、相位取样、幅度与相位取样光纤光栅,并进一步介绍了取样光纤光栅的传输矩阵法,以及傅里叶变换法。其次,本文结合取样光纤光栅的结构和光栅内部场分布理论,设计矩形取样法和傅里叶级数法两种模型对取样光纤光栅的空域光功率分布进行分析。通过数值仿真可知,两种模型下的空域光功率分布具有高度的一致性,都可用于分析取样光纤光栅的空域光功率分布。其中,通过第一种模型(矩形采样法)分析sinc取样光纤布拉格光栅的空域光功率分布,论证了该模型不仅适用于矩形取样,而且还适用于其它复杂取样形式。通过第二种模型(傅里叶级数法)可快速获得取样光纤光栅每个信道的空域光功率分布,提高了计算速度。此外,研究了占空比对空域光功率分布的影响。然后,从幅度取样过渡到两种相位取样方式(纯相位取样、幅度与相位结合取样),并分析折射率调制幅度、π相移的数目及其引入的位置对这两种类型相位取样光纤光栅的幅度响应和空域光功率分布的影响。对于单信道相位取样光纤光栅,随着π相移数目增加,空域光功率分布曲线中的峰值随之增多。然而,在多信道相位取样光纤光栅中,在π相移点前后的光功率分布呈相反的增长趋势。本文围绕着取样光纤光栅,分析了其空域光功率分布特性。这些方法和研究结果对于往后的实验研究具有重要的参考意义。
【关键词】：取样光纤光栅 傅里叶级数法 幅频响应 空域光功率分布 相位取样
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN253
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 选题的背景、意义及目的10-11
• 1.2 取样光纤光栅的研究现状11-13
• 1.3 本文的主要工作13-14
• 第2章 光纤光栅概述14-23
• 2.1 光纤光栅基础14-17
• 2.2 取样光纤光栅17-22
• 2.2.1 取样光纤光栅的分类18-19
• 2.2.2 取样光纤光栅的分析方法19-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第3章 幅度取样光纤光栅的空域特性23-41
• 3.1 幅度取样光纤光栅的光谱分析及优化23-31
• 3.1.1 典型幅度取样光纤光栅的光谱分析23-27
• 3.1.2 幅度取样光纤光栅的光谱优化27-31
• 3.2 幅度取样光纤光栅的空域光功率分布31-40
• 3.2.1 理论建模31-34
• 3.2.2 数值仿真及结果分析34-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 相位取样光纤光栅的空域特性41-54
• 4.1 相移光纤光栅的光谱分析41-44
• 4.2 相位取样光纤光栅的空域光功率分布44-52
• 4.2.1 单信道相位取样光纤光栅45-50
• 4.2.2 多信道相位取样光纤光栅50-52
• 4.3 本章小结52-54
• 结论54-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-62
• 攻读硕士学位期间完成与发表的论文及科研成果62

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本文编号：610978