全光网络关键器件与少模光纤的研究
发布时间：2022-02-16 14:02
全光网络是未来网络通讯系统的发展方向,其相对于目前广泛应用的基于光电变换的网络,具有安全度高、容量大、阻塞小等重要优点。全光网络仍需攻克的技术难题包括:发送端的光源适配、传输链路的通信容量扩增,以及网络交换节点的全光化等。针对上述关键技术,本文针对性地研究和阐述了多项内容:发送端方面,搭建了两种多波长光纤激光器和单纵模窄线宽光纤激光器;传输链路方面,对于模分复用系统中广泛应用的少模光纤,提出了一种模式可分辨的表征方法,并对其在外部扰动下的特性变化开展了深入的理论讨论、仿真模拟和实验研究工作;交换节点方面,参与了光交换器件的研制和全光交换系统的搭建,展示了本实验室全光交换的集体研究成果。取得的主要创新成果如下:1、提出了一种基于空间域与频率域扫描的对扰动下光纤中各阶模式分别多参量表征的方法。研究了弯曲、扭转等外部扰动对少模光纤高阶模式的模式强度、群时延差、模斑分布、模式色散等多项特性的影响。实验测试结果与仿真拟合结果高度一致,揭示了少模光纤各阶模式特性在扰动下的变化规律,同时验证了所提出方法的可行性。该方法研究内容全面,仅通过单次测量即可提供精确的、模式阶数可分辨的特性分析数据,为实时表...
【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】：159 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1. 引言
1.2. 全光网络及其关键器件的研究意义
1.2.1. 全光网络的发展及特点
1.2.2. 发展全光网络的重要驱动力
1.3. 全光网络中光开关的研究
1.3.1. 全光交换的研究现状及存在问题
1.3.2. 全光交换的研究进展及意义
1.4. 全光网络中传输用光纤的研究
1.4.1. 少模光纤模式特性的研究意义
1.4.2. 少模光纤模式特性的研究
1.5. 全光网络中发送端光源的研究
1.5.1. 多波长可切换光纤激光器的研究
1.5.2. 单纵模窄线宽激光器的研究
1.6. 本论文的主要研究成果与内容
2 少模光纤模式特性的表征
2.1. 引言
2.2. 多芯层少模光纤及其模式特性
2.2.1. 多芯层少模光纤的设计
2.2.2. 多芯层少模光纤的制造
2.2.3. 多芯层少模光纤的结构参数
2.3. 表征光纤模式的特征参数研究
2.3.1. 少模光纤的模式数量
2.3.2. 少模光纤的模式差分时延
2.3.3. 少模光纤的模式相关损耗
2.4. 少模光纤的模式特性表征
2.4.1. 少模光纤模式特性表征的理论基础
2.4.2. 少模光纤模式特性的实验表征方法
2.4.3. 实验数据的处理方法
2.4.4. 模式特性表征方法的应用范围及注意事项
2.5. 多芯层少模光纤的表征
2.6. 本章小结
3 弯曲导致的外部扰动对少模光纤模式特性的影响
3.1. 引言
3.2. 弯曲对少模光纤模式特性的影响
3.2.1. 弯曲少模光纤的数值仿真原理及方法
3.2.2. 弯曲少模光纤的实验研究
3.2.3. 实验注意事项
3.3. 弯曲对少模光纤模式相关损耗的影响
3.3.1. 模式相关损耗受弯曲影响的测量原理
3.3.2. 模式相关损耗受弯曲影响的实验结果及讨论
3.4. 弯曲对少模光纤模式时延的影响
3.4.1. 模式时延受弯曲影响的仿真结果
3.4.2. 模式时延受弯曲影响的实验测量结果
3.5. 弯曲对光纤中模式模场分布的影响
3.5.1. 弯曲光纤模式模场分布的仿真结果
3.5.2. 弯曲光纤模式模场分布的实验结果
3.6. 光纤弯曲扰动对光纤模式简并状态的影响
3.7. 本章小结
4 少模光纤在扭转下的模式特性表征及其在传感方面的应用
4.1. 引言
4.2. 扭转对光纤模式特征参数影响的理论分析
4.2.1. 扭转在光纤中引入的外部扰动
4.2.2. 扭转致外部扰动对光纤模式特性的影响
4.3. 扭转对光纤中模式特征参数影响的实验研究
4.3.1. 扭转扰动下光纤模式特性变化的实验表征方案
4.3.2. 提取光纤中模场分布角度的算法研究
4.3.3. 光纤内的模场分布及模式间能量耦合随光纤扭转的变化
4.3.4. 扭转光纤模式表征方法的注意事项讨论
4.4. 扭转致光纤模式特征变化在传感方面的应用
4.4.1. 基于少模光纤的位移和扭转同时测量传感方案
4.4.2. 位移和扭转同时测量传感器的传感结果分析
4.4.3. 传感实验中的注意事项
4.4.4. 位移和扭转同时测量传感器的可调节性分析
4.5. 本章小结
5 光纤激光器的研究
5.1. 引言
5.2. 光纤光栅的研究
5.2.1. 光纤光栅的理论及应用
5.2.2. 光纤光栅的制作
5.3. 基于啁啾光栅的多波长可切换光纤激光器的研究
5.3.1. 啁啾光纤光栅
5.3.2. 基于啁啾光栅的多波长可切换光纤激光器
5.4. 基于取样保偏光栅的多波长可切换光纤激光器
5.4.1. 取样保偏光纤光栅
5.4.2. 基于取样保偏光栅的多波长可切换光纤激光器
5.5. 单纵模窄线宽光纤激光器的研究
5.5.1. 在光纤上写入啁啾光栅非对称腔
5.5.2. 基于啁啾非对称F-P腔的单纵模窄线宽光纤激光器
5.6. 本章小结
6 总结与展望
6.1. 总结
6.2. 展望
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]美国工业互联网发展启示[J]. 闫敏,张令奇,陈爱玉. 中国金融. 2016(03)
[2]智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 周济. 中国机械工程. 2015(17)
[3]国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见[J]. 实验室科学. 2015(04)
[4]“互联网+”激活更多信息能源[J]. 马化腾. 中国中小企业. 2015(06)
[5]德国“工业4.0”:内容、动因与前景及其启示[J]. 丁纯,李君扬. 德国研究. 2014(04)
[6]短光纤延时自外差法测量窄线宽激光器线宽[J]. 贾豫东,欧攀,杨远洪,张春熹. 北京航空航天大学学报. 2008(05)
[7]高温封装实现光纤光栅的长期稳定[J]. 李彬,傅永军,魏淮,简伟,简水生. 光电子·激光. 2006(07)
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]石英基稀土掺杂单频窄线宽光纤激光器及其关键技术研究[D]. 李琦.北京交通大学 2013
本文编号：3628097
【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】：159 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1. 引言
1.2. 全光网络及其关键器件的研究意义
1.2.1. 全光网络的发展及特点
1.2.2. 发展全光网络的重要驱动力
1.3. 全光网络中光开关的研究
1.3.1. 全光交换的研究现状及存在问题
1.3.2. 全光交换的研究进展及意义
1.4. 全光网络中传输用光纤的研究
1.4.1. 少模光纤模式特性的研究意义
1.4.2. 少模光纤模式特性的研究
1.5. 全光网络中发送端光源的研究
1.5.1. 多波长可切换光纤激光器的研究
1.5.2. 单纵模窄线宽激光器的研究
1.6. 本论文的主要研究成果与内容
2 少模光纤模式特性的表征
2.1. 引言
2.2. 多芯层少模光纤及其模式特性
2.2.1. 多芯层少模光纤的设计
2.2.2. 多芯层少模光纤的制造
2.2.3. 多芯层少模光纤的结构参数
2.3. 表征光纤模式的特征参数研究
2.3.1. 少模光纤的模式数量
2.3.2. 少模光纤的模式差分时延
2.3.3. 少模光纤的模式相关损耗
2.4. 少模光纤的模式特性表征
2.4.1. 少模光纤模式特性表征的理论基础
2.4.2. 少模光纤模式特性的实验表征方法
2.4.3. 实验数据的处理方法
2.4.4. 模式特性表征方法的应用范围及注意事项
2.5. 多芯层少模光纤的表征
2.6. 本章小结
3 弯曲导致的外部扰动对少模光纤模式特性的影响
3.1. 引言
3.2. 弯曲对少模光纤模式特性的影响
3.2.1. 弯曲少模光纤的数值仿真原理及方法
3.2.2. 弯曲少模光纤的实验研究
3.2.3. 实验注意事项
3.3. 弯曲对少模光纤模式相关损耗的影响
3.3.1. 模式相关损耗受弯曲影响的测量原理
3.3.2. 模式相关损耗受弯曲影响的实验结果及讨论
3.4. 弯曲对少模光纤模式时延的影响
3.4.1. 模式时延受弯曲影响的仿真结果
3.4.2. 模式时延受弯曲影响的实验测量结果
3.5. 弯曲对光纤中模式模场分布的影响
3.5.1. 弯曲光纤模式模场分布的仿真结果
3.5.2. 弯曲光纤模式模场分布的实验结果
3.6. 光纤弯曲扰动对光纤模式简并状态的影响
3.7. 本章小结
4 少模光纤在扭转下的模式特性表征及其在传感方面的应用
4.1. 引言
4.2. 扭转对光纤模式特征参数影响的理论分析
4.2.1. 扭转在光纤中引入的外部扰动
4.2.2. 扭转致外部扰动对光纤模式特性的影响
4.3. 扭转对光纤中模式特征参数影响的实验研究
4.3.1. 扭转扰动下光纤模式特性变化的实验表征方案
4.3.2. 提取光纤中模场分布角度的算法研究
4.3.3. 光纤内的模场分布及模式间能量耦合随光纤扭转的变化
4.3.4. 扭转光纤模式表征方法的注意事项讨论
4.4. 扭转致光纤模式特征变化在传感方面的应用
4.4.1. 基于少模光纤的位移和扭转同时测量传感方案
4.4.2. 位移和扭转同时测量传感器的传感结果分析
4.4.3. 传感实验中的注意事项
4.4.4. 位移和扭转同时测量传感器的可调节性分析
4.5. 本章小结
5 光纤激光器的研究
5.1. 引言
5.2. 光纤光栅的研究
5.2.1. 光纤光栅的理论及应用
5.2.2. 光纤光栅的制作
5.3. 基于啁啾光栅的多波长可切换光纤激光器的研究
5.3.1. 啁啾光纤光栅
5.3.2. 基于啁啾光栅的多波长可切换光纤激光器
5.4. 基于取样保偏光栅的多波长可切换光纤激光器
5.4.1. 取样保偏光纤光栅
5.4.2. 基于取样保偏光栅的多波长可切换光纤激光器
5.5. 单纵模窄线宽光纤激光器的研究
5.5.1. 在光纤上写入啁啾光栅非对称腔
5.5.2. 基于啁啾非对称F-P腔的单纵模窄线宽光纤激光器
5.6. 本章小结
6 总结与展望
6.1. 总结
6.2. 展望
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]美国工业互联网发展启示[J]. 闫敏,张令奇,陈爱玉. 中国金融. 2016(03)
[2]智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 周济. 中国机械工程. 2015(17)
[3]国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见[J]. 实验室科学. 2015(04)
[4]“互联网+”激活更多信息能源[J]. 马化腾. 中国中小企业. 2015(06)
[5]德国“工业4.0”:内容、动因与前景及其启示[J]. 丁纯,李君扬. 德国研究. 2014(04)
[6]短光纤延时自外差法测量窄线宽激光器线宽[J]. 贾豫东,欧攀,杨远洪,张春熹. 北京航空航天大学学报. 2008(05)
[7]高温封装实现光纤光栅的长期稳定[J]. 李彬,傅永军,魏淮,简伟,简水生. 光电子·激光. 2006(07)
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]石英基稀土掺杂单频窄线宽光纤激光器及其关键技术研究[D]. 李琦.北京交通大学 2013
本文编号：3628097
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