吴正茂[1]2003年在《光纤通信中的某些光传输问题及光纤光栅外腔半导体激光器》文中提出在光纤通信中，正确模拟光脉冲在光纤中的传输演变过程无疑是非常重要的。就单一的光脉冲而言，其时间范围可以为无限，而在计算过程中我们只能就其中起主要作用的一段时间范围进行模拟，这一时间范围定义为时间窗口T_w。时间窗口的选取毫无疑问对计算结果有很大的影响，然而目前针对T_w的选取及其对数值模拟结果的影响这一方面的研究尚未见报道。基于此，本文提出了利用分步傅里叶方法计算光脉冲在光纤中传输时间窗口的选取方法，给出了正确模拟光脉冲通过不同长度的光纤后光脉冲的变化所要选取的时间窗口(即计算过程中所取的积分上下限之差)。在此基础上，对不同的光脉冲在光纤中的传输进行了数值模拟，发现前人得出的超高斯光脉冲在光纤中传输会由于色散而产生脉冲形状扭曲这一结论是错误的，并指出了错误的原因所在。 人们在对光脉冲在光纤中传输演变的理论研究过程中，常常假定入射光脉冲具有高斯型分布。但在实际的光通信系统中，人们常采用由直接调制半导体激光器产生的光脉冲作为信号脉冲，而实验结果表明这种脉冲具有比高斯脉冲更为陡峭的前沿和后沿，其脉冲形状更接近于超高斯分布，并且通常还带有一定量的啁啾。因而在研究这种脉冲在光纤中的传输特性时，用超高斯分布来模拟更接近物理事实。Agrawal等人曾对脉冲边沿变化较缓的超高斯脉冲在光纤中的传输特性进行了一些初步研究，但是没有深入下去。而对具有更加陡峭边 四川大学博士学位论文沿的超高斯入射脉冲在光纤中的传输特性的研究却未见报道。木文通过合理地选择入射脉冲的时间窗口，研究了超高斯光脉冲在普通单模光纤中的传输特性。数值模拟的结果表明:超高斯入射光脉冲在光纤中传输时脉冲波形、瞬时惆啾、以及峰值强度的演变规律与高斯入射脉冲不同，脉冲波形不再总保持单峰结构，通常将经历一个从近平顶、多峰、最后到单峰的演变过程;从脉冲的前沿到后沿，瞬时明啾也不再为线性，而是具有多个极值;峰值强度随传输距离的变化趋势也不再为一单调递减，而是先增加后减小。并且这些变化规律还与入射超高斯脉冲的边沿陡峭程度和初始频率惆啾有关。 法布里一拍罗滤波器(FPF)因其在光纤通信、光信息处理等诸多领域方面的应用而受到人们的广泛关注。对于光脉冲通过法布里一拍罗滤波器后的时域和频域特性己有不少报道，然而我们注意到，在这些研究中激光通常被当作平而波。而实际土激光光束近似为厄米一高斯光束或拉盖尔一高斯光束，其基模为高斯光束。基于此，同时考虑到在应用中光束正入射FPF的情况往往是很难达到的，木文就高斯光束斜入射FPF后的透射光强分布进行研究。结果表明，当以较大角度入射时，输出为一系列空间分离的光斑:当以较小角度入射时，输出尽管为单一光斑，但是与输入相比，其峰值强度位置发生了偏移，_且光斑变大。与共振情况(即高斯光束的载波频率与法布里一拍罗滤波器的谐振频率一致)相比，非共振条件(即高斯光束的载波频率与法布里一拍罗滤波器的谐振频率存在偏差)一「透射光束的峰值强度、峰值强度所对应的位置、以及光斑的大小随入射角的变化都发生了显着的改变。 随着半导体技术的发展，半导体光放大器(SLA)的性能己得到极大改善。Sl姚己被广一泛地应用到光纤通信系统的众多领域，由于其在高速光开关、全光波长转换、2尺或3R再生以及在线放大等诸多方面均具有广阔的应用前景因而倍受人们关注。描述SLA对超短光脉冲的动态响应这一过程的最初的理论模型是由Agrawal和01SSon提出的，该模型包含了由于受激辐射消耗载流子引起的SLA增益饱和。随着人们对这一动态过程认识的逐渐深入，以后的模型逐步发展到包含带内载流子受热和频谱烧孔引起的增益压缩，增益非对称和漂移，随位置和时间变化的载流子寿命等物理机制。然而，由于采用包含上面所有机制的模型在进行数值模拟比较复杂，所以一般的模型都只包含部分的物理机制。 四川大学博士学位论文木文综合近十年来的相关研究结果，提出了一较为完善的模型—包含了受激辐射消耗载流子引起的SLA增益饱和、带内载流子受热和频谱烧孔引起的增益压缩、增益非对称和漂移、随位置和时间变化的载流子寿命等物理机制，并进行了相关研究。数值模拟结果表明，要精确描述皮秒脉冲经SLA放大后的实时分布，必须考虑SL八增益谱的波长分布和漂移。利用这一理论模型，数值研究了经半导体光放大器(Sl，A)放大后的皮秒脉冲的上升和下降时间。结果表明，随着SI--.A偏置电流的增大，上升时间将缩短而下降时间将延长;输入脉冲的大峰值功率将加速上升时间的缩短和下降时间的延长:增益压缩对脉宽为几个皮秒的输入脉冲的上升时间和下降时间有明显的影响，而对脉宽为几十皮秒的输入脉冲可近似认为没有影响;增益非对称和漂移强烈影响上升和下降时间。 随着信息技术的迅猛发展，数据传输的容量正在持续稳定地提高，因此运用波分复用(WDM)技术提高光纤通信的容量已经成为光纤通信领域
赵春柳[2]2002年在《通信系统中光纤激光器及光纤放大器的研究》文中认为光纤通信迅猛发展,一方面,点到点传输系统迅速提高,波分复用(WDM)系统向着超大容量超长距离发展;另一方面WDM不断的与其它扩容技术(OTDM,OCDMA)结合,向光传送联网方向发展。为了满足光通信系统的发展要求,光源技术、光放大技术、网络节点技术及光纤传输技术等飞速发展,各种新型光器件不断涌现。结合当前光通信系统的发展方向及研究热点,论文的研究内容主要包括:1.主动锁模光纤环形腔激光器的研究从理论分析、数值模拟和实验等方面,详细地研究了主动锁模光纤环形腔激光器。首先阐述了主动锁模激光器的基本原理。结合实验条件,忽略非线性效应,数值模拟了主动锁模光纤环形腔激光器的输出脉冲特性。腔内剩余色散、光滤波器带宽和腔内损耗的参数对输出脉冲的脉宽和啁啾有很大影响。在国内首次采用光纤Bragg光栅作为波长选择元件来代替传统滤波器,实现波长可调谐主动锁模光纤激光器。光纤光栅代替宽带可调谐滤波器不仅可大大减小腔内的损耗,而且可降低整个锁模光纤激光器的制作成本。由于光纤光栅精确的波长选择特性,激光输出具有良好的波长稳定性。在国内首次利用啁啾光纤光栅引入的大色散,通过调谐调制频率,实现波长可调谐主动锁模光纤激光器。与使用DCF相比,大大缩短了腔长,有效减小环境的影响,使激光器更加稳定。首次利用有理数谐波锁模技术,用两只光纤光栅作波长选择器件,得到不同频率双波长主动锁模光纤激光器。在同一个环形腔内,一个波长工作在谐波锁模状态,另一个波长工作在有理数谐波锁模状态,因此一个波长的光脉冲信号的重复频率可以是另一个波长信号的2或3倍。在国内首次详细研究了用半导体LD作调制器的主动锁模光纤激光器。充分利用F-P LD的特性,集调制和滤波特性于一体,大大减小环形腔内的损耗,使得在较低的增益下仍可得到稳定的锁模脉冲。首次利用F-P LD的多模特性,通过调整环形腔内的偏振控制器,实现激光
康泽新[3]2015年在《新型全光纤滤波器及半导体环形激光器的研究与应用》文中进行了进一步梳理结构紧凑、成本低廉、性能优良且兼容性好的光纤滤波器,是高性能的多波长光纤激光器与光纤传感系统中的关键器件。本论文结合所承担的国家自然科学基金及国家973项目,针对基于新型全光纤滤波器的光纤传感器以及可调多波长光纤激光器,开展了深入的理论与实验研究；半导体环形激光器(SRLs)拥有传统Fabry-Perot腔激光器所没有的光学双稳态特性以及腔内增强型的非线性效应,加上其本身的可集成性及低功耗等特点使得SRLs俨然成为现代全光网络节点中最具应用前景的全光功能器件,本论文对SRLs的噪声特性、反馈特性及其在混沌通信中的应用进行了详细的研究与探讨,主要创新性成果如下：1.提出并制作了两种温度与应力双参数解耦测量的全光纤型传感器,有效地解决了测量过程中温度交叉敏感的问题。基于耦合型双芯光纤(TCF)级联光纤光栅(FBG)的传感器可以实现4.3048με及0.4562℃的应力与温度传感测量分辨率；而基于up-taper的马赫-曾德干涉仪(MZI)内置FBG的传感器可以提供的应力与温度分辨率分别为10.071με和0.311℃。提出并实验验证了一种基于TCF光纤激光器的温度与应力解耦双测量传感器,不仅解决了温度与应力的交叉敏感问题,而且适用于远距离传感测量。波长及峰值功率的应力灵敏度分别为1.48pm/με和7.52×10-4mW/με；波长及峰值功率的温度灵敏度分别为9.2pm/℃和-4.45×10-3mW℃。2.提出了一种基于TCF梳状滤波器的波长间隔可调双波长掺铒光纤激光器。室温下实现了波长间隔可调范围为0到2.4nm的双波长同时稳定激射。双波长均为线偏振光且相互正交,两偏振态的偏振度分别为99.8%和99.7%。提出并制备了一种基于拉锥taper且具有偏振依赖特性的MZI滤波器,室温下实现了基于该滤波器的波长间隔为0.8nm的7个波长同时稳定激射,每个通道的光信噪比均高于35dB。30分钟测试时间内,所有波长峰值功率波动均低于0.6dB,可以通过调节腔内PC进行波长数目的切换。3.推导并建立了适用于SRLs频域多模分析的Langevin噪声模型。SRLs的相对强度噪声谱的弛豫振荡峰值出现在高频处,且随着偏置电流的增加向高频方向移动；低频RIN水平达到10-13到10-14Hz-1且一直延展到驰豫振荡峰值处,比传统半导体激光器高1-2个数量级。4.推导并建立了一套具有普适性的用来分析SRLs在外反馈作用下动态响应特性的模型,该模型适用于任意外反馈强度以及任意外腔反射次数的情况。在双向外反馈作用下,随着外反馈强度的增加,SRLs会依次经历双向稳态、周期振荡、倍周期振荡以及混沌工作状态。当SRLs工作于混沌状态时,整个RIN水平比自由运转时高2-3个数量级。提出了一种利用SRLs在双向对称交叉外反馈作用下实现占空比为50%重复频率可达数GHz的全光方波发生器。重复频率或方波周期可以通过改变外腔时延方便地调谐。5.提出了基于SRLs的混沌同步保密光通信系统,利用非线性薛定谔方程构建了基于光纤信道传输的SRLs混沌保密光通信系统的理论模型。不论采用混沌键控还是混沌隐藏的加密方式,利用总输出都可以实现信号无失真的解调；而采取单向输出解调出的信号质量严重劣化。随着传输速率的提高,恢复信号质量逐渐劣化,解调Q因子从250Mb/s时的9.86降到5Gb/s时的5.497。分别讨论了光纤信道里损耗、色散和非线性效应对混沌同步通信系统性能的影响。
汪灵杰[4]2009年在《WDM-PON波分方案的研究与实现》文中进行了进一步梳理随着VoIP、IPTV、HDTV、会议电视和视频点播等全新多媒体业务的出现,现有的带宽将无法满足业务的要求,光接入网技术尤其是无源光网络(PON)技术以其灵活的接入方式和高容量的带宽特性获得了快速发展。EPON,GPON等基于点到多点结构的时分复用无源光网络(TDM-PON),所有用户均共享信道带宽,而目前的带宽已经无法满足用户未来发展的需求。波分复用无源光网络(WDM-PON)是下一代的PON系统,它实现了点到点的连接、为每个用户提供一个单独的波长,被普遍认为是未来宽带接入网络的一种最具代表性的技术。WDM-PON在技术上有很多优势是TDM-PON不具备的。首先,WDM-PON能实现各种协议所有业务流的透明传输；其次,WDM-PON可以很容易地升级带宽而不需要改变物理设备,故可以使设备有更长的使用周期；再次,WDM-PON分配一个单独的波长给每个用户,不同用户之间不会共享信息,故避免了TDM-PON中所有用户都收到相同信号而带来的安全问题。WDM-PON的关键技术是实现无色功能,具体体现在局端无色和用户端的无色上。其中用户端无色是要求研制出低成本的无色ONU,从而避免不同ONU要使用不同波长选择器件所带来的安装、运营以及维护成本。本文第一章介绍了本课题的研究背景及意义、课题的来源及本论文的主要内容、并描述了WDM-PON的特点,分析其相对于TDM-PON的优势；第二章分析了各种WDM-PON无色ONU的实现方案的原理并比较；第叁章主要描述了本项目选定的WDM-PON的实现方案的设计；第四章是实现方案和结果的比较；第五章对全文进行了一个总结。
徐源远[5]2005年在《基于SOA交叉增益调制的可调谐全光波长转换器的研究》文中研究指明可调谐全光波长转换器是构成智能化光通信网络的关键光电子器件。要最终实现可调谐全光波长转换器在光网络中的应用,进行可调谐全光波长转换器的模块化研究,实现对波长转换器的波长调谐的监测和控制具有重要的意义。本文在国家高技术研究发展计划(863-2002AA312160)和武汉市青年晨光计划(2003500201602)的资助下,完成了基于单端半导体光放大器(SOA)的可调谐全光波长转换器模块化设计和制作,主要研究内容和成果包括以下几个方面:(1) 综述了可调谐全光波长转换器的实现方案,重点分析了基于SOA 交叉增益调制的可调谐全光波长转换器的工作机理,提出了基于单端SOA 的可调谐全光波长转换器模块化设计的总体方案。(2) 详细介绍了超结构光栅分布布拉格激光器的构成,研究了其波长调谐原理,并对其波长调谐过程进行了数值模拟。(3) 在比较各种电路特性的基础上,设计并制作了SOA 的精密温控、恒流驱动电路和可调谐激光器的外围电路,制作的电路表现出很好的稳定性和可靠性。(4) 在Matlab 编程环境下完成了可调谐激光器控制软件的设计,通过串口实现了PC机对可调谐激光器工作参数的监测和控制。软件有着良好的用户界面,运行稳定,通信正常。(5) 对制作出的可调谐波长转换模块进行了性能测试。在10Gb/s 可调谐波长转换实验中,转换输出在1528-1563nm 范围内可调,在适当条件下,可使在整个调谐范围内输出消光比大于10dB,转换效率大于0dB。
吕昌贵[6]2005年在《光纤布拉格光栅传输特性理论分析及其实验研究》文中研究表明论文首先综述了光纤光栅在WDM高速全光通信和传感领域的应用,总结了目前光纤光栅制作方法以及传输特性理论分析方法的进展,并在现有耦合模理论和实验基础上对光纤布拉格光栅(FBG)的传输特性进行了理论分析,对光栅的制作和应用进行了实验研究。耦合模理论通常被用来分析光纤光栅的传输特性。对于均匀正弦光纤布拉格光栅,耦合模方程组存在解析解。结合分段均匀的传输矩阵法,该方法可以分析各种非均匀的光纤光栅。采用这种方法,我们分析了单模均匀正弦光纤布拉格光栅Fabry-Perot(F-P)腔的传输特性。这种F-P腔的谐振峰只出现在光栅的反射峰内;由于光栅的反射相位因子影响,在光栅的第一对零点带宽内总是存在多个谐振峰;由于光栅反射峰边缘反射率逐渐减小到零,当F-P腔谐振谱线间隔大于光栅3db带宽的一半时,腔就处于单模运转状态。根据光纤光栅和光纤光栅F-P腔的传输特性,论文给出了如何设计F-P腔的结构来实现腔在光栅的中心耦合波长处的单模运转,为线性腔光纤激光器的设计提供理论依据。由于这种单模运转的光纤光栅F-P腔在同一根光纤材料上制作,其光谱形状随温度变化和应变的整体线性漂移特性,使其具有潜在的开发实用前景,如可调的窄带滤波器,带宽比光纤布拉格光栅带宽小几个量级,可调特性与光纤布拉格光栅相同。我们首次将这种单模运转的光纤光栅F-P腔滤波器作为环形腔光纤激光器的内腔选频元件,实现了稳定的单频输出。由于不存在增益介质长度的限制,这种结构的环形腔光纤激光器还具有大功率可调谐输出的潜在优点。多模光纤布拉格光栅正成为一个新的研究热点。一方面,多模光纤易与其他光源耦合,并且相对较小的色散使其适用于光纤通信系统,特别是在接入网应用中。另一方面,多模光纤布拉格光栅较为复杂的光谱特性也为光纤传感提供了更多的选择。我们首次采用耦合模理论分析了多模光纤布拉格光栅的模式耦合及传输特性,模拟了多模光纤布拉格光栅的反射光谱。由于多模光纤中存在传播常数不同的多个传输模式,多模光纤布拉格光栅中模式的相互耦合形成多个反射峰。各个模式携带的能量将影响着这些反射峰的大小,这也使得多模光纤布拉格光栅的反射谱形状依赖于光栅中模式的激发条件。当光纤中存在的模式数量较多时,耦合模方程组因数量太多而不利于求解。针对多模光纤中各个模式的角向分布规律不同,我们因此还提出了适用于具有圆柱对称结构波导中光传输的考虑了角向分布的叁维标量时域有限差分法,并模拟了光纤中光的传播。使用此方法分析多模光纤布拉格光栅的工作还没有完善,在此基础上我们还需要能够将反射场与激发场分离开以便分析波导的反射和透射光谱特性。作为实验研究的基础,我们系统研究了光纤布拉格光栅的制作与封装,建立了一套基于相位掩模法的光纤光栅扫描刻写系统,紫外光源采用输出功率约100 mW的连续倍频氩离子激光系统(输出波长244 nm)。在此基础上,我们提出并实现了面向该光栅生产制作过程的计算机逆向程序辅助设计。该逆向设计首先需要在不同条件下刻写的两根光栅的参数作为刻写系统的标准参数,然后根据所需光栅的特性直接给出采用该系统制作光栅的实验刻写条件。在很多应用中,如光纤激光器的稳定单频输出、密集波分复用DWDM的中心波长稳定等,为保证器件性能都要求光纤光栅的光谱特性对环境温度是稳定的。因此我们设计了一种单端温度补偿的封装结构,其结构简单,成本低。另外,我们提出了一种新的利用光栅周期渐变来补偿折射率切趾引起的自致啁啾效应的切趾布拉格光栅刻写方法,这种光栅折射率调制相对于纤芯折射率不存在突变。在光栅刻写过程中总是或多或少地存在着各种随机扰动,我们因此还分析了光栅周期随机涨落和折射率调制横向分布不均匀对布拉格光栅反射特性的影响。最后,我们研究了有机双光子吸收介质中动态光栅的建立,以及因而产生的反向受激瑞利布拉格散射现象。由于存在双光子共振吸收,光致折射率变化得到共振增强,介质的非线性折射率系数n2相对较大。因此我们建议在双光子共振吸收材料制作的光纤上建立动态光纤光栅作为激光器的外腔反射镜来实现全光波长转换器。
佚名[7]2006年在《光电子技术》文中认为O432006010132含铅空位PbWO4晶体光学性质的模拟计算/刘廷禹,张启仁,庄松林(上海理工大学理学院)//光学学报.―2005,25(3).―373～376.为了研究钨酸铅晶体中铅空位对光学性质的影响,利用完全势缀加平面波局域密度泛函近似,按照
杜慧舰[8]2012年在《注人锁定F-P半导体激光器生成毫米波技术的研究》文中认为随着多媒体信息技术的飞速发展,信息爆炸的时代已经到来,由于信息需求量的激增,使得目前的无线频谱资源十分紧张,为了解决这样的问题,无线通信系统正在向毫米波通信发展,毫米波技术得到了广泛的应用。在毫米波通信网中,光载无线通信系统(Radio over Fiber, ROF)作为毫米波无线通信中的一个关键技术,将光通信技术和毫米波通信技术相结合,在军事和无线通信领域应用前景广泛,已经成为国际上研究的热点之一。毫米波信号的生成方法、光纤色散效应对系统传输性能的影响和基站设备的低成本就是ROF系统的叁个关键技术。毫米波信号的生成作为ROF系统中的关键技术之一,一直也是一个研究的热点和难点。目前高频率的毫米波信号的生成技术主要依靠光学生成技术,然后经过光电转换生成高频率的毫米波电信号。光学生成毫米波技术具有原理简单、易实现,且实现调频的范围非常广等优点。目前光学生成毫米波的方法很多,但是普遍的成本都很高,本文在查阅了相关文献的基础上,研究了光学生成毫米波信号技术中的注入锁定技术,设计了两个光纤布拉格光栅实现对F-P半导体激光器的注入锁定生成毫米波信号的方案以及利用莫尔光纤光栅对F-P半导体激光器的注入锁定生成毫米波信号的方案。通过观察大量的实验现象和分析比较采集的实验数据,设计的两套方案分别可以在9.17nm调谐范围内获得边模抑制比接近或高于27dB和在11.7nm调谐范围内获得边模抑制比接近或高于30dB的双波长输出,这两套方案均可以用来生成高频的毫米波信号,可以为光纤通信领域提供比较纯净的毫米波信号,而且原理简单,系统结构简单,同时极大地削减了成本。
参考文献：
[1]. 光纤通信中的某些光传输问题及光纤光栅外腔半导体激光器[D]. 吴正茂. 四川大学. 2003
[2]. 通信系统中光纤激光器及光纤放大器的研究[D]. 赵春柳. 南开大学. 2002
[3]. 新型全光纤滤波器及半导体环形激光器的研究与应用[D]. 康泽新. 北京交通大学. 2015
[4]. WDM-PON波分方案的研究与实现[D]. 汪灵杰. 武汉邮电科学研究院. 2009
[5]. 基于SOA交叉增益调制的可调谐全光波长转换器的研究[D]. 徐源远. 华中科技大学. 2005
[6]. 光纤布拉格光栅传输特性理论分析及其实验研究[D]. 吕昌贵. 东南大学. 2005
[7]. 光电子技术[J]. 佚名. 中国无线电电子学文摘. 2006
[8]. 注人锁定F-P半导体激光器生成毫米波技术的研究[D]. 杜慧舰. 太原理工大学. 2012
标签：电信技术论文; 光纤激光器论文; 光栅论文; 光纤光栅论文; 半导体激光论文; 布拉格光栅论文; 光纤通信论文; 通信论文; 脉冲激光器论文; 光栅常数论文; 光纤损耗论文; 反射机制论文; 脉冲信号论文; 光纤带宽论文; 信号传输论文; 半导体产业论文; 科技新闻论文;