新型长周期光纤光栅静/动态增益均衡器实验研究

摘要

本文首先比较了现在各种长周期光纤光栅写入方法的优缺点，并在长周期光纤光栅的形成机制上作了一定程度的探讨。在对新型长周期光纤光栅光学特性的研究中，发现了新型长周期光纤光栅的一些独特的可调谐性：①新型长周期光纤光栅的谐振峰幅度和弯曲敏感方向所受的弯曲率呈线性关系；②新型长周期光纤光栅在波长不敏感方向其谐振峰幅度和它所受的横向压力呈线性关系；③长周期光纤光栅的谐振峰中心波长随温度的变化呈线性关系。这些可调谐性为研发动态长周期光纤光栅增益均衡器奠定了基础。 本文在介绍了EDFA的原理和它的增益谱线特点后，完成了以下工作：Ⅰ.应用新型长周期光纤光栅静态平坦了EDFA增益输出谱线，在C波段32nm范围内得到了小于0.8dB的平坦度。Ⅱ.利用新型长周期光纤光栅进行了EDFA的动态增益均衡，根据新型长周期光纤光栅的可调谐性，提出了一种基于新型长周期光纤光栅的温度及弯曲特性的动态增益均衡器，并介绍了另外一种基于温度及横向压力特性的动态增益均衡器。这两种方法都是用温度来调节新型长周期光纤光栅的谐振峰位置，利用弯曲或者横向压力来调整谐振峰幅度。Ⅲ.提出了一种动态增益均衡的平坦算法，这种算法的本质就是利用掺铒光纤放大器增益谱函数和新型长周期光纤光栅的透射谱反转谱函数的相关性，给出新型长周期光纤光栅谐振峰幅度和位置的调节量，使改变后的新型长周期光纤光栅的反转谱线能和EDFA的增益输出谱线进行最佳匹配。Ⅳ.设计了一种利用制冷器和压电陶瓷等来实现动态增益均衡器的装置，设计了控制电路、机械结构和算法程序，用这个动态增益均衡器对EDFA的增益输出谱线进行了动态增益实验，实验结果基本满足要求，根据实验结果，文中还讨论了一些改进方案。

目录

文摘

英文文摘

1概述

1.1光通信的发展

1.2光放大器

1.3光纤光栅

1.4长周期光纤光栅在光通信中的应用

1.5课题研究内容

2新型长周期光纤光栅制作方法及机理初步分析

2.1光纤光栅的分类

2.2 LPFG的写入方法比较

2.3新型长周期光纤光栅写入法

2.4新型LPFG形成机理初步分析

2.5小结

3新型长周期光纤光栅的实验特性

3.1长周期光纤光栅的光谱特性

3.1.1 长周期光纤光栅的耦合理论

3.1.2新型长周期光纤光栅的耦合特性

3.2新型长周期光纤光栅的弯曲特性及实验结果

3.3新型长周期光纤光栅压力特性介绍

3.4新型长周期光纤光栅的温度特性及实验结果

3.4.1长周期光纤光栅的温度特性分析

3.4.2新型长周期光纤光栅的温度特性实验

3.5新型长周期光纤光栅的偏振特性

3.6小结

4掺铒光纤放大器的增益谱特性

4.1三种作用和Er3+结构

4.2掺铒光纤放大器原理和增益特性

4.3掺铒光纤放大器基本结构及简单应用

4.4改善掺铒光纤放大器性能

4.4.1改善掺饵光纤放大器的噪声性能

4.4.2改善掺铒光纤放大器的增益特性

4.5小结

5基于新型LPFG的静/动态增益均衡器

5.1新型LPFG的带阻特性

5.2静态增益均衡器实验研究

5.2.1 EDFA增益平坦方法简单介绍

5.2.2基于新型LPFG的增益均衡器

5.3动态增益均衡器方案讨论

5.3.1其它动态增益均衡器方法介绍

5.3.2基于新型LPFG的动态增益均衡器方案讨论

5.4 小结

6动态增益均衡器装置的研究

6.1动态增益均衡器方案分析

6.2关键器件简介和选择

6.2.1制冷器

6.2.2压电陶瓷

6.3结构设计

6.4控制电路设计

6.4.1温度控制电路设计

6.4.2 PZT控制电路设计

6.4.3微处理控制电路和整体电路连接

6.5控制系统性能测试

6.6动态增益均衡器实验结果

6.7动态增益均衡器性能优化分析

6.8小结

7全文总结

致谢

参考文献

附录A攻读硕士学位期间完成的课题和取得的成绩

附录BDGE控制显示部分电路原理图