基于长周期光纤光栅的少模光纤器件研究-光学工程专业论文.docx

独创性声明 独创性声明 万万 万万数据 本人郑重声明:所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取 得的成果。除文中己注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或 撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意 识到本声明的法律结果由本人承担。 ‘ 学位论文版权使用授权书 学位论文版权使用授权书 万 万方数据 江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊〈光盘版〉 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文挡，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文挡的内容和纸质论文的内容相 一致， 允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国 学位论文全文数据库 》 并向社会提供查询，授权中国学术期刊〈光盘版)电 子杂 志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询 。 论文的公布(包括 刊登)授权江苏大学研究生处办理 。 朝 阳U作文论 位 朝 阳 U 作 文 论 位 学  口μ政wib叮 口μ 政wib叮 日川 4和IS 年 名rb 江 江 苏 大 学 硕 士 学 位 论 文 摘 要 由于单模光纤自身固有非线性效应的限制，其传输容量已经邻近极限。减小 光纤非线性效应最直接有效的途径是增加纤芯直径。当纤芯直径增大到一定程度 时，光纤将会支持高阶模的传输，即为一种少模光纤。目前，基于少模光纤的通 信技术主要可分为两类。一类是采用模分复用技术增加系统容量。另一类是通过 选择性模式激励，使少模光纤以单模状态工作。 本文首先提出了一种新型基于长周期光纤光栅的滤模器。模分复用技术是以 少模光纤中不同模式作为独立信道传输不同信息的方法。为此需要使用模式转换 器实现单模光纤中基模与少模光纤中高阶模之间的转换。虽然现有的模式转换器 已经能够实现高效率的模式转换，但很少研究残余基模对高阶模的串扰。该滤模 器采用切趾型长周期光纤光栅使少模光纤中纤芯基模与包层模发生耦合，并借助 涂覆层折射率略高于包层模的特点，将包层模泄露掉，同时保证纤芯其它高阶模 不发生耦合或耦合后能量仍转移回来，从而实现滤除基模和保留高阶模的目的。 另外，我们还提出了采用级联不同周期长周期光纤光栅的方法来增加工作带宽， 并还分析了环境温度变化对该滤模器工作带宽的影响。数值模拟结果表明，我们 提出的滤模器在环境温度 10~40℃的范围内，工作带宽均可达到 23 nm 以上。 本文还提出了一种新型基于双芯光纤的长周期光纤光栅模场转换器。若要使 少模光纤工作在单模状态，则应有效地激发其单个模式，并具有低的模式串扰。 激发少模光纤中的基模，通常是通过使其与单模光纤直接连接实现的。但由于少 模光纤的模场面积及模场分布与单模光纤相比都存在较大差异，因此，采用直接 连接方法会有较大的连接损耗，并会导致少模光纤中有其它高阶模的产生，从而 引起模式间的串扰。该模场转换器通过在少模纤芯中写入长周期光纤光栅，以实 现单模纤芯与少模纤芯间基模的低损耗耦合。分析了少模纤芯中高阶模对基模的 串扰，并比较了同样参数下光纤直接连接时的转换效率和串扰。数值模拟结果表 明，我们提出的模场转换器能够实现单模光纤与少模光纤之间的低损耗、低串扰 模场转换。当要求少模纤芯中基模的归一化输出能量大于-0.5 dB 时，其工作带 宽达到 36 nm，而其它高阶模的能量均要比基模小-21 dB 以上。 关键词： 少模光纤，双芯光纤，长周期光纤光栅，模式转换器，滤模，模场面 I 基 基 于 长 周 期 光 纤 光 栅 的 少 模 光 纤 器 件 研 究 万方数据 万方数据 积，转换效率，带宽 II 江 江 苏 大 学 硕 士 学 位 论 文 ABSTRACT Single-mode optical fibers(SMFs) have reached the limit of the transmission capacity due to the nonlinear effects. To reduce the nonlinear effects, the most direct solution is to increase the core diameter. When the core diameter increasing to a certain value, the fiber can transmit high-order modes, that is the few-mode optical fiber(FMF). Currently, the FMF based commun