相移長周期光纖光柵透射譜特性研究.pdf

1、長周期光纖光柵(LPFG)是近年來出現(xiàn)的一種新型光無源器件，它將光纖纖芯中傳輸?shù)奶囟úㄩL的導(dǎo)模的能量耦合到包層模中去，通過對包層模的傳輸損耗來實(shí)現(xiàn)濾波。LPFG具有全光纖、體積小、無后向反射，且易與其它光通信器件集成和連接等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在光纖通信和光纖傳感領(lǐng)域都具有重要的價值和應(yīng)用前景，是近幾年來人們研究的熱點(diǎn)之一。研究長周期光纖光柵，特別是具有廣泛用途的非均勻長周期光纖光柵，對于光纖通信和光纖傳感的發(fā)展具有重要意義。 本文從耦

2、合模理論出發(fā)，運(yùn)用傳輸矩陣法研究了長周期光纖光柵，尤其是相移長周期光纖光柵的透射譜特性。論文主要包括以下幾個方面的內(nèi)容和結(jié)果： (1)研究了長周期光纖光柵的耦合模理論，介紹了LPFG的模式間的耦合及其耦合模方程，對均勻LPFG的頻譜特性進(jìn)行了數(shù)值模擬和分析。 (2)研究了啁啾LPFG，定性地闡述了引入啁啾對LPFG透射譜的影響。通過將兩個相同的均勻LPFG級聯(lián)，研究了取樣LPFG的特性，給出了相鄰信道波長間隔與取樣LPF

3、G參數(shù)的表達(dá)式。通過選擇合適的參數(shù)，給出了可應(yīng)用于CWDM和DWDM系統(tǒng)的取樣LPFG結(jié)構(gòu)。 (3)詳細(xì)研究了相移LPFG，數(shù)值模擬了引入單個、2個以及多個相移的相移LPFG的透射譜，分析了引入相移個數(shù)、大小及引入位置對LPFG透射譜的影響。對于引入單個相移的LPFG，通過選擇合適的參數(shù)，闡述了其在EDFA增益平坦上的應(yīng)用。對于引入2個相移的LPFG，通過分析選定了合適的參數(shù)C，得到了具有平坦通帶的濾波器。分析了引入多個π相移的

4、LPFG透射譜結(jié)構(gòu)和通帶寬度與相移個數(shù)的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)引入多個π相移的相移LPFG具有一個通帶、兩個阻帶的濾波特性，兩阻帶間距，即通帶帶寬隨引入π相移個數(shù)的增加而增加，二者近似為線性關(guān)系，可以根據(jù)設(shè)計要求調(diào)整引入相移數(shù)量得到理想的濾波器。但兩阻帶之間及兩側(cè)均分布有一定數(shù)量的旁瓣，且旁瓣個數(shù)也隨引入π相移個數(shù)的增加而增加，兩者之間差值始終為1。 (4)運(yùn)用折射率切趾方法對相移LPFG透射譜進(jìn)行了切趾優(yōu)化，并提出了一種新穎的長度切趾方法