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锥形光纤的理论研究

作　者: 张从国
导　师: 李唐军
学　校: 北京交通大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 锥形光纤波动理论局部模式理论功率分布本地色散脉冲压缩
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

光纤作为各种光学基础器件之一,广泛应用于传感技术、激光器技术以及高速光通信系统中。同时,新技术的进步也推动了光纤技术的发展,出现了各种特种光纤,其中锥形光纤即属于特种光纤中的一种。由于锥形光纤半径的变化,导致其光纤传输特性的变化。目前,锥形光纤已经在全波耦合器、辐射影像、视频成像微腔激光器、超连续光源等领域得到广泛应用。同时,在超高速光通信脉冲压缩中,相比梳状色散渐减光纤,利用色散渐减锥状渐减光纤具有色散沿光纤长度连续变化的优点：可以减少色散突变造成的“走离”,提高脉冲的非线性压缩效率。在深入分析国内外锥形光纤研究现状的基础上,本文结合项目组承担的国家863计划课题"160Gbit/s一泵多纤光传输技术的研究”课题,采用理论仿真和实验测量的方法,对线性缓变锥形光纤的传输特性进行深入研究,完成如下工作：1、在综合分析锥形光纤的射线、蒙特卡罗等理论方法的基础上,基于局部模式理论模型,通过分片构建锥形光纤的局部模型。结合波动理论,建立锥形光纤局部范围内的标量波动方程和数学模型。2、理论仿真分析了锥形单模光纤的传播常数、模场直径等参数,以及功率分布特性。对比普通G.652光纤,分析了锥形单模光纤半径的变化对上述参数和特性的影响。3、基于局部模式理论,引入“本地”概念。仿真分析了锥形单模光纤的有效折射率、本地群时延同光纤半径的关系,以及光纤半径和光波波长对锥形单模光纤本地色散的影响,包括：本地材料色散、波导色散和总色散。同时,通过实验测量锥形单模光纤的平均色散值以及普通单模光纤的色散值,比较分析了两者之间的差别。4、利用色散渐减锥状光纤进行脉冲压缩实验。分析了其相对于梳状色散渐减光纤的优点,以及进一步脉冲压缩所遇到的难点。实验分析了利用相位调制器抑制受激布里渊散射后的脉冲压缩效果。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 绪论  11-19
  1.1 光纤技术的发展概况  11-16
    1.1.1 光纤的分类  11-12
    1.1.2 光纤技术的进展  12-14
    1.1.3 锥形光纤的概述  14-16
  1.2 光纤波导理论简介  16-17
  1.3 选题的目的和意义  17
  1.4 本论文的结构和内容  17-19
2 锥形光纤的理论方法  19-27
  2.1 锥形光纤的射线理论方法  19-23
    2.1.1 射线从大口径端向小口径端传播的模式  20-22
    2.1.2 射线从小口径端向大口径端传播的模式  22-23
  2.2 锥形光纤的蒙特卡罗分析  23
  2.3 锥形光纤的波动理论方法  23-26
  2.4 小结  26-27
3 锥形光纤功率分布的研究  27-37
  3.1 锥形光纤的数学模型  27-28
  3.2 锥形光纤传输常数的变化  28-31
  3.3 锥形光纤模场直径的变化  31-33
  3.4 锥形光纤功率分布的研究  33-36
  3.5 小结  36-37
4 锥形单模光纤的色散研究  37-50
  4.1 锥形单模光纤的群时延变化  37-41
    4.1.1 锥形单模光纤有效折射率的变化  37-39
    4.1.2 锥形单模光纤群时延的分布特性  39-41
  4.2 锥形单模光纤的色散研究  41-47
    4.2.1 锥形单模光纤材料色散的分布特性  42-44
    4.2.2 锥形单模光纤波导色散的分布特性  44-45
    4.2.3 锥形单模光纤总色散的分布特性  45-47
  4.3 锥形单模光纤平均色散的实验测量  47-49
  4.4 小结  49-50
5 利用色散渐减锥状光纤的脉冲压缩实验  50-55
  5.1 色散渐减锥状单模光纤光脉冲压缩实验  50-53
  5.2 相位调制器抑制受激布里渊散射  53-54
  5.3 小结  54-55
6 总结  55-58
参考文献  58-61
作者简历  61-63
学位论文数据集  63

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