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基于HiBi光纤Sagnac环的可调谐梳状滤波器的研究

作　者: 马红玉
导　师: 陈根祥
学　校: 北京交通大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: Sagnac干涉仪琼斯矩阵弹光效应可调谐性
分类号: TN713
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

由于光纤通信具有容量大、抗干扰性强、保密性好等一系列的优点,使光纤通信成为现代通信技术研究的焦点。可调谐光纤滤波器在光纤通信领域具有非常广泛的应用前景,尤其在可调谐光纤激光器中,可调谐滤波器的应用可以极大地减小系统的运营和备份成本,因此可调谐滤波器非常具有应用价值。可调谐滤波器需要具有调谐范围大、调谐灵活、插入损耗小、调谐时间短等性能来达到光纤通信的应用要求。由基于高双折射(HiBi)光纤Sagnac环的干涉仪具有很多优点,诸如：窄线宽、偏振无关、插入损耗小、消光比高、滤波特性稳定等,并且它的结构简单,成本低,易于调节,因此备受关注。而由此高阶干涉仪构成的滤波器更具有调谐灵活、调谐范围广等特点,故而受到研究人员的重视。本文建立了基于HiBi光纤Sagnac环的可调谐梳状滤波器的系统模型,设计出两种基于HiBi光纤Sagnac干涉仪的可调谐滤波器。根据光纤通信系统对可调谐光纤滤波器的具体技术的要求,通过数学方法和计算机仿真对它的滤波特性、调谐方法和调谐设计等进行了深入分析,希望通过理论分析、数学建模、特性仿真等手段来分析得到所设计滤波器的应用价值。主要的工作内容包括：1)在深入分析国内外可调谐滤波器及基于HiBi光纤Sagnac环的干涉仪的研究现状的基础上,比较了各种可调谐滤波器的优劣,明确了研究基于高双折射(HiBi)光纤Sagnac干涉仪的滤波器的价值；2)推导了一阶HiBi光纤Sagnac干涉仪的传输函数,在此基础上建立相应的系统模型,对其输出光谱进行了数值仿真,根据仿真结果对干涉仪中各元件的参数对输出造成的影响进行了分析；3)建立了高阶HiBi光纤Sagnac干涉仪的理论模型,对不同长度HiBi光纤组合成的Solc-Sagnac干涉仪和Lyot-Sagnac干涉仪的输出结果进行仿真分析,找出了效果很好的组合方式；4)应用弹光效应和压电陶瓷的有关理论,对用压电陶瓷方式和压力方式对滤波器光谱进行调谐进行了理论推导,对这两种方法的可行性进行了分析,提出了具体的调谐的办法；5)对设计的两种级联可调谐高阶滤波器的输出光谱和调谐特性进行了理论分析与数值仿真,从理论上验证了其良好的可调谐梳状滤波效果。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 引言  11-19
  1.1 选题意义  11-12
  1.2 研究背景及现状  12-18
    1.2.1 光学可调谐滤波器的研究概述  12-16
    1.2.2 光纤Sagnac干涉仪的研究概述  16-18
  1.3 论文的工作内容  18-19
2 高双折射光纤Sagnac干涉仪的理论分析  19-29
  2.1 光纤Sagnac干涉仪的基本组成  19
  2.2 HiBi光纤Sagnac干涉仪组成器件的基本理论  19-23
    2.2.1 偏振控制器  20-21
    2.2.2 耦合器  21-22
    2.2.3 HiBi光纤  22-23
  2.3 HiBi光纤Sagnac干涉仪的传输函数  23-25
  2.4 HiBi光纤Sagnac干涉仪的输出仿真  25-28
    2.4.1 偏振控制器对输出光谱的影响  25-26
    2.4.2 耦合器对输出光谱的影响  26-27
    2.4.3 HiBi光纤对输出光谱的影响  27-28
  2.5 本章小节  28-29
3 高阶HiBi光纤Sagnac干涉仪的理论分析  29-46
  3.1 高阶HiBi光纤Sagnac干涉仪的分类  29
  3.2 N阶HBF Solc-Sagnac干涉仪的理论分析  29-33
    3.2.1 二阶HBF Solc-Sagnac干涉仪的结构及原理  31-32
    3.2.2 三阶HBF Solc-Sagnac干涉仪的结构及原理  32-33
  3.3 N阶HBF Lyot-Sagnac干涉仪的理论分析  33-36
    3.3.1 二阶HBF Lyot-Sagnac干涉仪的结构及原理  35-36
    3.3.2 三阶HBF Lyot-Sagnac干涉仪的结构及原理  36
  3.4 高阶HiBi光纤Sagnac干涉仪的数值仿真及分析  36-44
    3.4.1 二阶HBF Solc-Sagnac干涉仪的数值仿真及分析  37-39
    3.4.2 三阶HBF Solc-Sagnac干涉仪的数值仿真及分析  39-42
    3.4.3 阶HBF Lyot-Sagnac干涉仪的数值仿真及分析  42-44
    3.4.4 三阶HBF Lyot-Sagnac干涉仪的数值仿真及分析  44
  3.5 本章小节  44-46
4 基于HiBi光纤Sagnac环可调谐梳状滤波器的设计  46-60
  4.1 HiBi光纤Sagnac环的可调谐特性  46-51
    4.1.1 压电陶瓷  46-47
    4.1.2 弹光效应  47-50
    4.1.3 HiBi光纤的相位调制技术  50-51
  4.2 HiBi光纤Sagnac干涉仪的可调谐研究  51-56
    4.2.1 HiBi光纤Sagnac干涉仪的调谐设计  51-53
    4.2.2 HiBi光纤Sagnac干涉仪的调谐仿真  53-56
  4.3 级联HiBi光纤Sagnac干涉仪滤波器的研究  56-59
    4.3.1 级联三阶HBF Solc-Sagnac干涉仪滤波器的调谐  56-58
    4.3.2 级联三阶HBF Lyot-Sagnac干涉仪滤波器的调谐  58-59
  4.4 本章小节  59-60
5 结论与展望  60-61
参考文献  61-64
作者简历  64-66
学位论文数据集  66

基于HiBi光纤Sagnac环的可调谐梳状滤波器的研究

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