基于长周期光纤光栅的少模光纤器件研究

发布时间：2017-09-25 04:36

  本文关键词：基于长周期光纤光栅的少模光纤器件研究

  更多相关文章： 少模光纤 双芯光纤 长周期光纤光栅 模式转换器 滤模 模场面积 转换效率 带宽

【摘要】：由于单模光纤自身固有非线性效应的限制,其传输容量已经邻近极限。减小光纤非线性效应最直接有效的途径是增加纤芯直径。当纤芯直径增大到一定程度时,光纤将会支持高阶模的传输,即为一种少模光纤。目前,基于少模光纤的通信技术主要可分为两类。一类是采用模分复用技术增加系统容量。另一类是通过选择性模式激励,使少模光纤以单模状态工作。本文首先提出了一种新型基于长周期光纤光栅的滤模器。模分复用技术是以少模光纤中不同模式作为独立信道传输不同信息的方法。为此需要使用模式转换器实现单模光纤中基模与少模光纤中高阶模之间的转换。虽然现有的模式转换器已经能够实现高效率的模式转换,但很少研究残余基模对高阶模的串扰。该滤模器采用切趾型长周期光纤光栅使少模光纤中纤芯基模与包层模发生耦合,并借助涂覆层折射率略高于包层模的特点,将包层模泄露掉,同时保证纤芯其它高阶模不发生耦合或耦合后能量仍转移回来,从而实现滤除基模和保留高阶模的目的。另外,我们还提出了采用级联不同周期长周期光纤光栅的方法来增加工作带宽,并还分析了环境温度变化对该滤模器工作带宽的影响。数值模拟结果表明,我们提出的滤模器在环境温度10~40℃的范围内,工作带宽均可达到23 nm以上。本文还提出了一种新型基于双芯光纤的长周期光纤光栅模场转换器。若要使少模光纤工作在单模状态,则应有效地激发其单个模式,并具有低的模式串扰。激发少模光纤中的基模,通常是通过使其与单模光纤直接连接实现的。但由于少模光纤的模场面积及模场分布与单模光纤相比都存在较大差异,因此,采用直接连接方法会有较大的连接损耗,并会导致少模光纤中有其它高阶模的产生,从而引起模式间的串扰。该模场转换器通过在少模纤芯中写入长周期光纤光栅,以实现单模纤芯与少模纤芯间基模的低损耗耦合。分析了少模纤芯中高阶模对基模的串扰,并比较了同样参数下光纤直接连接时的转换效率和串扰。数值模拟结果表明,我们提出的模场转换器能够实现单模光纤与少模光纤之间的低损耗、低串扰模场转换。当要求少模纤芯中基模的归一化输出能量大于-0.5 dB时,其工作带宽达到36 nm,而其它高阶模的能量均要比基模小-21 dB以上。
【关键词】：少模光纤 双芯光纤 长周期光纤光栅 模式转换器 滤模 模场面积 转换效率 带宽
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN253
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-26
• 1.1 空分复用概述11-14
• 1.1.1 基于多芯光纤的多芯复用技术12-13
• 1.1.2 基于少模光纤的模分复用技术13-14
• 1.2 模分复用器件研究现状14-23
• 1.3 基于少模光纤的大模场传输技术23-24
• 1.4 课题研究背景及意义24
• 1.5 论文内容介绍24-26
• 第二章 少模光纤的基本特性和长周期光纤光栅理论26-38
• 2.1 少模光纤的基本特性26-28
• 2.2 长周期光纤光栅理论28-37
• 2.2.1 长周期光纤光栅理论模型的发展29
• 2.2.2 长周期光纤光栅的耦合模理论29-37
• 2.2.2.1 纤芯基模和包层模的有效折射率和传输常数29-32
• 2.2.2.2 纤芯基模和包层模的模场分布和归一化常量32-34
• 2.2.2.3 耦合系数和耦合常数34-35
• 2.2.2.4 长周期光纤光栅的模式耦合方程35-36
• 2.2.2.5 长周期光纤光栅的谐振波长36-37
• 2.3 光纤数值模拟方法37-38
• 2.3.1 光束传播法37
• 2.3.2 有限元法37-38
• 第三章 基于长周期光纤光栅滤模器的设计及优化38-50
• 3.1 引言38-39
• 3.2 单个长周期光纤光栅滤模器的研究39-43
• 3.3 级联型长周期光纤光栅滤模器的研究43-46
• 3.4 级联相同周期长周期光纤光栅的特性46-47
• 3.5 级联型长周期光纤光栅在不同环境温度下的特性47-48
• 3.6 结论48-50
• 第四章 基于双芯光纤的长周期光纤光栅模场转换器设计50-64
• 4.1 引言50-51
• 4.2 模场转换器的耦合特性51-60
• 4.3 模场转换器的串扰60-63
• 4.4 结论63-64
• 第五章 总结64-66
• 参考文献66-74
• 致谢74-75
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果75

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 周少玲;长周期光纤光栅的制作技术[J];光纤与电缆及其应用技术;2001年05期

2 李栩辉,夏历,冯佳,陈向飞,谢世钟;一种新的长周期光纤光栅制作技术[J];光学学报;2003年03期

3 宋宁,郭晓金,殷宗敏;长周期光纤光栅的分析和优化设计[J];光子学报;2003年06期

4 魏仁选,何伟,王昌,姜德生;长周期光纤光栅制备技术研究[J];武汉理工大学学报;2003年06期

5 李志全,王莉,吴飞,黄丽娟;长周期光纤光栅及其组合透射谱的仿真研究[J];光电子技术与信息;2004年03期

6 饶云江;;长周期光纤光栅研究现状分析[J];电子科技大学学报;2005年S1期

7 王成;张国生;;长周期光纤光栅的制作方法进展[J];传感器与微系统;2007年01期

8 李晓兰;张伟刚;张珊珊;范弘建;殷丽梅;;引入调制结构形成的相移长周期光纤光栅研究[J];光学学报;2011年06期

9 陈鹏程;;长周期光纤光栅的功率特性[J];光谱实验室;2011年05期

10 邹红波;梁大开;曾捷;李X;周怡妃;;基于级联长周期光纤光栅的光纤布拉格光栅解调系统[J];南京航空航天大学学报;2011年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 刘海涛;杨亦飞;汤树成;陈建平;;长周期光纤光栅的理论及实验[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年

2 董小伟;裴丽;李彬;简伟;简水生;;影响长周期光纤光栅的特性参数及其在通信方面的应用[A];全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议（OFCIO’2003）论文集[C];2003年

3 牛永昌;饶云江;胡爱姿;陈爱军;高庆;马任飞;;长周期光纤光栅带宽分析[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年

4 饶云江;;新型长周期光纤光栅及其在光纤通信中的应用[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年

5 牛永昌;饶云江;冉曾令;胡爱姿;;新型保偏长周期光纤光栅的制作与理论研究[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年

6 严明;罗售余;詹黎;张智明;夏宇兴;;施加轴向应力的啁啾长周期光纤光栅的传感测量[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年

7 史磊磊;朱涛;陈方元;邓明;饶云江;;基于旋转折变型长周期光纤光栅对的高分辨率扭曲传感器[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年

8 崔文涛;刘艳格;邰伯寅;王兵;;基于级联长周期光纤光栅的多参量传感器研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年

9 裴丽;董小伟;李彬;简伟;简水生;;聚合物包层长周期光纤光栅特性及应用[A];全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议（OFCIO’2003）论文集[C];2003年

10 王德法;陈冠群;施解龙;陈园园;;相移长周期光纤光栅的透射谱特性及其切趾[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

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 杨蕊竹;长周期光纤光栅的特性及传感应用的研究[D];吉林大学;2012年

2 李秋顺;基于消失波的长周期光纤光栅化学传感[D];吉林大学;2009年

3 姜明顺;长周期光纤光栅理论及传感技术研究[D];山东大学;2010年

4 王彦;长周期光纤光栅在智能结构中的应用研究[D];南京航空航天大学;2008年

5 王雪;双芯长周期光纤光栅制备方法及特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

6 宋世德;长周期光纤光栅的特性及传感应用研究[D];大连理工大学;2006年

7 白志勇;新结构型长周期光纤光栅制作及特性研究[D];南开大学;2014年

8 王义平;新型长周期光纤光栅特性研究[D];重庆大学;2003年

9 苗飞;基于飞秒激光的长周期光纤光栅制备及其传感特性研究[D];山东大学;2012年

10 朱涛;特种长周期光纤光栅基础研究[D];重庆大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 周兵;长周期光纤光栅在结构健康监测中的应用研究[D];南京航空航天大学;2008年

2 朱烙，

本文编号：915401