多包层聚合物长周期光纤光栅电光调制器研究

摘要

调制器是高速光纤通信系统中的重要光器件，其性能的好坏直接决定了系统的优劣。与其他类型的调制器相比，电光调制器由于制作成本低，制作工艺简单，容易实现宽频调制等优点受到广泛关注。本文主要研究一种多包层聚合物长周期光纤光栅电光调制器，该调制器的最大特点是可实现多波长调制，且利用长周期光纤光栅对外界折射率的高敏感性，能够实现低驱动电压下的高速信号调制。本文重点对多包层聚合物长周期光纤光栅电光调制器的波导结构以及调制过程进行分析，完成的主要工作如下:
　　1.介绍了电光调制器的研究背景、研究进展和意义，分析了不同类型的电光调制器的工作原理，介绍了极化聚合物材料的相关特性。
　　2.理论分析了多包层聚合物长周期光纤光栅电光调制器的基本特性，其中包括多包层光波导的有效折射率、模场分布、极化聚合物的电致折射率变化关系、长周期光纤光栅耦合模方程及其透射率和耦合常数等。
　　3.分析了多包层光波导结构中，各层的半径和折射率对其传输常数的影响，进一步分析了多包层聚合物波导中长周期光栅周期、长度、外加电压对其透射谱性能的影响，为选取合适的多包层光波导结构参数和长周期光纤光栅参数提供了理论依据。
　　4.分析了多包层聚合物长周期光纤光栅电光调制器的调制性能，研究了基于长周期光纤光栅电光调制器的多波长调制特性。研究结果表明，当驱动电压小于3V即可实现单波长调制，输出功率变化值为19dB，当驱动电压小于10V可实现双波长调制，输出功率变化值分别为11dB、45dB。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 电光调制器的研究背景和意义

1．2 电光调制器的分类

1．3 有机聚合物材料特性

1．4 有机聚合物电光调制器研究进展

1．5 本论文主要工作

2 电光调制器相关理论分析

2．1 极化聚合物电光材料基本理论

2．1．1 聚合物材料的极化过程

2．1．2 极化聚合物材料电光效应

2．2 多包层光波导模式分析

2．3 长周期光纤光栅耦合模理论分析

2．4 多包层聚合物长周期光纤光栅电光调制器结构分析

2．5 本章小结

3 多包层光波导理论分析及仿真

3．1 多包层波导场方程及导模本征值

3．2 多包层波导模场分布及传输常数求解

3．3 各层半径对传输常数的影响

3．3．1 纤芯半径对传输常数的影响

3．3．2 包层半径对传输常数的影响

3．3．3 ITO电极半径对传输常数的影响

3．3．4 聚合物薄膜半径对传输常数的影响

3．4 各层折射率对传输常数的影响

3．4．1 纤芯折射率对传输常数的影响

3．4．2 包层折射率对传输常数的影响

3．4．3 聚合物折射率对传输常数的影响

3．5 本章小结

4 多包层长周期光纤光栅电光调制器性能分析

4．1 长周期光纤光栅特性分析

4．1．1 长周期光纤光栅的发展

4．1．2 长周期光栅的制作

4．1．3 光纤长周期光栅芯包耦合模常数

4．2 电光调制器中影响光栅传输谱的因素

4．2．1 长周期光纤光栅周期对传输谱的影响

4．2．2 长周期光纤光栅长度对传输谱的影响

4．3 电光调制器的调制过程

4．4 电光调制器的多波长调制

4．5 本章小结

5 结论

5．1 论文主要内容

5．2 论文后续工作

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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