学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

长周期光纤光栅耦合器的特性分析与优化设计

作　者: 彭水海
导　师: 周晓军
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 长周期光纤光栅(LPFG) 耦合器 光纤模型 耦合模理论 消逝场耦合
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 94次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


多根长周期光纤光栅(LPFG)平行紧密贴合可形成LPFG耦合器。由于LPFG是透射型光栅,因此该耦合器无后向反射,信道隔离度高,插入损耗低,具有波长选择特性,同时实现带通和带阻滤波特性,适用于全光宽带分插复用器,在密集波分复用系统中具有广泛的应用前景。本文针对两根紫外写入的均匀LPFG组成的2×2耦合器的特性进行了理论和实验研究,为进一步深入研究机械微弯变形法写入的LPFG耦合器和混合型耦合器的传输特性和设计优化奠定了良好的基础。理论分析从光纤模型和光栅的耦合模理论出发,阐述了光纤的两层标量、三层标量和三层矢量等各种常用的光纤模型和Turan Edogan等学者的耦合模理论。本文在借鉴了已有的光纤模型和光栅理论的基础上,综合消逝场耦合的概念,数值分析了LPFG耦合器的耦合特性。分析表明,纤芯基模的自耦合系数对谐振波长影响较大,而对耦合效率基本无影响。因此,当关注提高耦合效率时,可根据忽略自耦合系数的耦合方程组的解析解对LPFG耦合器的参数进行初步设计。但当侧重频谱的具体特性时,则必须采用考虑自耦合系数的耦合方程组的数值解进行优化设计。理论分析说明通过合理设计光栅的折射率调制、周期和长度,采用合适的折射率匹配液和相对偏移量可以获得100%耦合效率或特定功率比的LPFG耦合器。实验研究了不同外界媒质和相对偏移量下该光栅耦合器的输出频谱,结果表明:采用高折射率的折射率匹配液和合适的相对偏移量可提高LPFG耦合器的耦合效率。但外界媒质折射率增大后,谐振波长略向短波长方向漂移,而相对偏移量的变化对谐振峰位置无影响。数值拟合的透射谱和耦合谱与实验结果基本一致,各种情况下的耦合效率也非常吻合。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-18
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 LPFG 的制备及应用  10-14
    1.2.1 LPFG 的制备  10-13
    1.2.2 LPFG 的应用  13-14
  1.3 LPFG 的国内外研究现状  14-16
  1.4 本文的主要研究内容及创新点  16-18
第二章 光纤的物理模型  18-35
  2.1 光纤的两层标量模型  18-24
    2.1.1 两层标量模型的场分布  18-19
    2.1.2 两层标量模型的数值求解  19-24
  2.2 光纤的三层标量模型  24-27
    2.2.1 三层标量模型的场分布  24-25
    2.2.2 三层标量模型的数值求解  25-27
  2.3 光纤的三层矢量模型  27-33
    2.3.1 三层矢量模型的场分布  27-30
    2.3.2 三层矢量模型的数值求解  30-33
  2.4 本章小结  33-35
第三章 LPFG 耦合器的理论模型  35-51
  3.1 LPFG 滤波器的分析  35-41
    3.1.1 耦合原理  35-36
    3.1.2 耦合方程组  36-37
    3.1.3 紫外写入LPFG 滤波器的分析  37-41
  3.2 LPFG 耦合器的理论模型  41-47
    3.2.1 耦合器的耦合方程组  41-44
    3.2.2 忽略自耦合系数时耦合方程组的解析解  44-46
    3.2.3 考虑自耦合系数时耦合方程组的数值求解步骤  46-47
  3.3 与已有理论模型的对比  47-49
  3.4 本章小结  49-51
第四章 LPFG 耦合器的耦合过程分析及优化设计  51-64
  4.1 耦合过程分析  51-56
    4.1.1 当D=0 时LPFG 耦合器的特性分析  51-53
    4.1.2 当0  53-55
    4.1.3 当D≥L 时LPFG 耦合器的特性分析  55-56
  4.2 各参数对耦合系数κ和C 的影响  56-59
  4.3 相对偏移量D 对耦合效率的影响  59-60
  4.4 色散和偏振特性分析  60-61
  4.5 LPFG 耦合器的优化设计  61-62
  4.6 本章小结  62-64
第五章 LPFG 耦合器的实验研究  64-72
  5.1 实验装置和步骤  64-65
  5.2 实验结果  65-68
    5.2.1 空气中LPFG 的透射谱  65-66
    5.2.2 n_3=1.433 时耦合器在不同错开偏移量下的传输谱和耦合谱  66-67
    5.2.3 D=20mm 时各种折射率匹配液下耦合器的传输谱和耦合谱  67-68
  5.3 实验与理论对比  68-70
  5.4 本章小结  70-72
第六章 结论  72-74
  6.1 本文主要内容和成果  72-73
  6.2 研究展望  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-80
攻硕期间取得的研究成果  80-81

相似论文

  1. 井下数据电磁感应传输方法的研究,TE928
  2. 永磁磁力耦合器结构与特性研究,TH139
  3. 永磁磁力耦合器设计与关键技术研究,TN622
  4. 光纤陀螺偏振误差及关键器件的研究,TN253
  5. 超细径保偏光纤耦合器微制作系统关键技术的研究,TN253
  6. 光纤Bragg光栅复用解调系统研究,TN253
  7. 光子晶体光通信器件的理论模拟及全息制作研究,TN252
  8. WDM系统中光纤光栅光分插复用技术研究,TN253
  9. 二维四信道光子晶体滤波器的设计与仿真,TN713
  10. 高效光子晶体光分束器的设计与研究,TN25
  11. 手性光纤的非线性耦合特性的研究,TN253
  12. DFB光纤激光传感器的研究,TN248
  13. 高分配比微带分支线定向耦合器的小型化研究,TN622
  14. 多芯长周期光纤光栅光学特性研究,TN253
  15. 三角形光谱光纤光栅的设计与制作,U292
  16. 光纤光栅的反射光谱特性与色散特性的研究,TN253
  17. 飞秒激光刻写光纤光栅的相关理论及实验研究,TN253
  18. 手性光纤模式及其耦合特性,TN253
  19. 基于相移光纤布拉格光栅全光时间积分器的设计和分析,TN253
  20. 均匀光纤Bragg光栅慢光的研究,TN253
  21. 长周期光纤光栅器件的特性分析,TN253

中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 波导光学与集成光学 > 光纤元件
© 2012 www.xueweilunwen.com