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非线性光纤光栅双稳特性的理论研究

作　者: 陈建军
导　师: 夏光琼
学　校: 西南大学
专　业: 光学
关键词: 光学双稳非线性光纤光栅 λ/4相移正、负啁啾正、负切趾耦合系数
分类号: O437
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

非线性光学双稳开关在光学逻辑运算、全光信号整形与再生、解分复用、光存储、全光波长转换、等光计算及光通信领域有着潜在的应用价值。研究表明,非线性光纤光栅观察到光学双稳态要受较大开关能量的限制,在光栅中引入λ/4相移可以使开关能量减少两个数量级甚至更多。在实际应用中,光栅与它光电子元件的集成或连接处,会存在一定的反射,势必会对光栅开关性能产生影响。同时,在双稳环上支,光栅内介质的非线性响应容易导致系统进入自脉动及混沌等不稳定状态。因此,改善非线性光纤光栅的双稳开关性能已成为人们研究的热点。基于此,本论文对非线性光纤光栅的双稳态性能作了较为深入的研究。基于耦合模理论,利用逆向递推传输矩阵方法,数值研究了光纤光栅输出端面存在反射时λ/4相移光栅的开关特性,以及啁啾的引入对其开关性能的影响。研究结果表明:对于反射相干叠加加强,可使λ/4相移光栅的阈值开关能量得到降低,但开关对比度将下降;在λ/4相移光纤光栅中引入负啁啾,能使开关对比度得到较大的提高,但双稳阈值开启能量会增加;引入正啁啾,可进一步降低开关阈值,但开关对比度会下降。啁啾的引入将对λ/4相移光栅的双稳环宽度产生较大影响。基于耦合模方程,利用含有时间推移变量的传输矩阵方法对非线性光纤光栅双稳特性进行了理论分析,结果表明:非线性光纤光栅在连续波输入的稳态情况下表现出的双稳开关特性在动态情形下极易出现一定周期性的自脉动,引入切趾后,切趾参数可以影响其自脉动的频率。当输入光强逐渐增大时,输出可以从自脉动转变为混沌状态。该论文的研究结果对非线性光纤光栅双稳开关的优化设计具有一定的指导意义。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
第一章绪论  8-26
  1.1 引言  8-9
  1.2 光学双稳系统  9
  1.3 光学双稳器件的类型  9-18
    1.3.1 色散型光学双稳  10-14
    1.3.2 吸收型光学双稳  14-15
    1.3.3 混合型光学双稳  15-16
    1.3.4 双模光学双稳  16-18
  1.4 本文的工作及意义  18
  1.5 参考文献  18-26
第二章一种提高实际应用过程中λ/4相移光纤光栅开关性能的方法  26-34
  2.1 引言  26
  2.2 理论模型  26-28
  2.3 结果与讨论  28-31
    2.3.1 输出端面存在反射时对λ/4相移光栅双稳特性的影响  28-29
    2.3.2 啁啾的引入对λ/4相移光纤光栅双稳特性的影响  29-31
  2.4 结论  31
  2.5 参考文献  31-34
第三章非线性切趾布拉格光纤光栅双稳开关动态特性的研究  34-41
  3.1 引言  34
  3.2 理论模型  34-36
  3.3 结果与讨论  36-39
  3.4 结论  39
  3.5 参考文献  39-41
第四章结束语  41-42
攻读硕士期间发表论文  42-43
致谢  43

非线性光纤光栅双稳特性的理论研究

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