光栅型终端滤波器制备及飞秒光纤光栅机理研究

摘要

光接入网技术已经成为当前主要的用户接人手段之一。无源光网络(passiveoptical networks，PON)由于具有前期投资少、维护简单、结构灵活等优势，成为光纤接入网的发展趋势。但是目前无源光网络的监测信号通常处于通信波段，这样不仅不利于通信信号的传输，而且只有当网络发生故障或者用户报警后才能发现故障，不利于维持网络良好的稳定性。将光时域反射仪与光纤光栅型终端滤波器相结合，利用波长为1650nm的信号可以实现对PON网络的低成本全光实时在线监测，是目前受到广泛关注的一个重要发展方向。但是光纤光栅的温度稳定性较差，在较高温度时其布拉格波长以及折射率的调制强度均会发生改变，这会影响网络监测系统的可靠性。
　　本文在对光纤光栅的理论分析和实验制备了1650nm光纤光栅终端滤波器的基础上，围绕光纤光栅的温度稳定性问题进行了一定的研究。主要研究内容包括：⑴从耦合模理论出发，对光纤光栅的基本原理进行了阐述;并对光栅的不同分类与写入方法，以及切趾、啁啾等对光栅性能的影响进行分析;借助Matlab对不同光纤光栅的光纤特性进行了仿真。⑵利用248nm的KrF准分子激光器以及氢载G.657、氢载G.652以及非氢载Ps-GeB-125三种光纤上成功制备出了3dB带宽5.4nm、中心波长为1651nm、可用于PON网络监控系统的光纤光栅型终端滤波器。⑶在大量光栅制备及后处理实验工作的基础上，分析了激光脉冲能量、光斑均匀性以及光纤类型对所获得的光栅的温度稳定性的影响。结果表明通过提高光纤的光敏性以及光脉冲能量获得具有较高温度稳定性的光栅，同时激光光斑的均匀性对光栅的温度稳定性也有一定影响。⑷鉴于利用飞秒激光器所获得光栅具有良好的温度稳定性，本文对飞秒光栅的写入机理进行了一定的分析与研究，但是由于受实验条件的限制，没有能够开展。

目录

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致谢

摘要

1 引言

1．1 研究背景及意义

1．2 光纤光栅及其温度稳定性

1．3 飞秒光栅技术的发展

1．4 本文的主要研究内容

1．5 本章总结

2 光纤光栅的基本理论

2．1 耦合模理论与传输矩阵理论

2．1．1 耦合模理论

2．1．2 传输矩阵理论

2．2 光纤的主要类别

2．2．1 按照光栅的周期对光栅进行分类

2．2．2 按照光栅的折射率分布对光栅进行分类

2．2．3 按照光栅的写入原理对光栅进行分类

2．3 光纤的光敏性

2．3．1 光敏性的主要模型

2．3．2 增强光纤光敏性的主要措施

2．4 光栅的写入方法

2．4．1 相位掩模法

2．4．2 全息法

2．4．3 单脉冲写入法

2．4．4 驻波法

2．5 本章总结

3 光纤光栅的实验制备及其温度稳定性实验

3．1 利用紫外激光器写入光栅的原理

3．1．1 利用光敏光纤写入I-UV型光栅

3．1．2 利用氢载光纤写入I-UV型光栅

3．2 光纤光栅的实验制备

3．2．1 光栅的写入实验装置

3．2．2 利用G．657光纤在不同能量时制备光栅

3．2．3 利用不同类型光纤在相同能量时制备光栅

3．3 光栅温度稳定性的研究

3．3．1 不同入射能量对光栅温度稳定性的影响

3．3．2 不同类型光纤对光栅温度稳定性的影响

3．4 本章总结

4 飞秒光纤光栅的写入原理

4．1 Ⅰ-IR型光栅的写入原理

4．2 Ⅱ-IR型光栅的写入原理

4．3 氢载对IR型光纤光栅特性的影响

4．4 本章总结

5 总结

参考文献

作者简历

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