基于特种布拉格光栅的模式转换器和滤波器的研究

发布时间:2017-12-28 07:33

  本文关键词:基于特种布拉格光栅的模式转换器和滤波器的研究 出处:《华中科技大学》2016年博士论文 论文类型:学位论文


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【摘要】:布拉格(Bragg)光栅具有结构紧凑、制作容差大、可通过对结构参数的直接设计而实现灵活的滤波等优点,其在光通信、光纤传感和全光信号处理领域中迅速发展。本论文围绕着Bragg光栅的滤波特性和相向传输的不同导模间的耦合特性,开展了对基于有源光纤Bragg光栅滤波的光纤激光器和全光可调谐多通道色散补偿器、基于倾斜少模光纤Bragg光栅和波导光栅耦合器的模式转换器和模式复用/解复用器的理论和实验研究,并以基于频域滤波的调制格式转换、时钟恢复等应用为例对Bragg光栅的变迹函数进行了理论设计,具体内容如下:(1)分别讨论了Bragg光栅特性分析和物理结构逆向设计的基本理论、方法。(2)搭建并完善了基于紫外曝光和相位掩模技术的光纤光栅制备平台,并实现了对平台的自动化控制;完成了有源、保偏、少模/多模光纤Bragg光栅,以及倾斜、相移光栅等特种光纤光栅的制备,并对光谱特性进行了分析。(3)将自主制备的掺铒光纤Bragg光栅作为窄带滤波器应用于布里渊掺铒光纤激光器中,实现了低泵浦阈值、单纵模、可调谐、窄带宽的稳定运行;以G-T(Gires-Tournois)标准具结构的重构原理为基础,提出了一种基于有源光纤Bragg光栅的全通相位滤波器,实现了全光可调谐多通道色散补偿。(4)从耦合模理论出发,分析了多模Bragg光栅中相向传输的不同模式间发生耦合的条件;实验论证了基于微倾斜少模光纤Bragg光栅(T-FMFBG)的模式转换,并理论上对其进行了带宽扩展和多波长/多模式系统的模式解复用拓展。设计并制备了基于非对称多模Bragg光栅耦合器的片上硅基两模复用/解复用器。(5)利用离散分离剥层法和空间-频率映射理论,由预设滤波器复传递函数,分别对均匀周期和线性啁啾Bragg光栅的折射率调制变迹函数进行理论设计;分别从幅度滤波、相位滤波、幅度相位同时滤波的角度,理论论证了基于Bragg光栅滤波的高速RZ-OOK到NRZ-OOK的调制格式转换、RZ-OOK时钟恢复和THz三角波产生。
[Abstract]:Prague (Bragg) grating has many advantages, such as compact structure, large tolerance, and flexible filtering through direct design of structural parameters. It has been developing rapidly in optical communication, optical fiber sensing and all-optical signal processing. This paper around the coupling characteristics of different modes of Bragg grating filter characteristics and opposite transmission between, carried out on the active fiber Bragg grating filter and optical fiber laser based on tunable multi-channel dispersion compensator, based on theoretical and Experimental Research on mode converter tilting few mode fiber Bragg grating and waveguide grating coupler and mode multiplexing / demultiplexer, and modulation format conversion, frequency domain filtering clock recovery were also designed for the application of apodization function of Bragg grating based on cases, the specific contents are as follows: (1) the basic theory and characteristics of Bragg grating analysis and physical structure of reverse design method were discussed respectively. (2) to construct and perfect the based on UV exposure and phase mask technique of fiber grating fabrication platform, and realizes the automation of control platform; the active polarization, and few mode / multimode fiber Bragg grating and the phase shifted grating, tilt, etc. the special optical fiber grating fabrication, and the spectrum the characteristics are analyzed. (3) the independent system of erbium-doped fiber Bragg gratings were used as narrowband filters used in Brillouin erbium-doped fiber laser, to achieve a low pumping threshold, single longitudinal mode, stable operation, tunable narrow bandwidth; G-T (Gires-Tournois) with standard reconstruction principle structure as the foundation, proposed a full phase active filter based on fiber Bragg grating, realize all-optical tunable multi channel dispersion compensation. (4) based on the coupled mode theory, analyzes the coupling of different modes of transmission to multimode Bragg gratings in the experimental conditions; demonstrates the micro tilt of few mode fiber Bragg grating (T-FMFBG) based on the theory of mode conversion, and has carried on the multi wavelength and bandwidth expansion / multi mode system mode demultiplexing expand. A silicon based two mode multiplexer / demultiplexer based on an asymmetrical multimode Bragg grating coupler is designed and fabricated. (5) using the discrete layer peeling method and separation of space frequency mapping theory, by default filter complex transfer function, respectively, refractive index of uniform periodic and linear chirped Bragg grating modulation apodization function theory design; from amplitude filtering, phase filtering, amplitude and phase at the same time the point of filtering, theory of modulation format Bragg grating filter speed RZ-OOK to NRZ-OOK conversion, RZ-OOK clock recovery and triangular wave generation based on THz.
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN253;TN713

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