（光学专业论文）光纤光栅滤波器和oadm研究.pdf

ab s t r a c t a t p re s e n t , i t i s n e c e s s a r y t o e s t a b l i s h a l l - fi b e r wd m o p t i c a l c o m m u n i c a t i o n n e t w o r k s . f o r t h e b e s t c h a r a c t e r i s t i c o f i t s f r e q u e n c y s e l e c t i o n , fi b e r g r a t i n g i s g e n e r a l l y c o n s i d e r e d a s o n e o f t h e b e s t s c h e m e s t o b e u s e d i n o a d m . s o i t i s u r g e n t t o s t u d y t h e o a d m b a s e d o n fi b e r g r a t i n g t h i s d i s s e r t a t i o n m a i n l y s t u d i e s o n t h e fi b e r fi l t e r a n d fi b e r g r a t i n g - b a s e d o a d m . t h e m a i n r e s e a r c h w o r k a n d re s u l t s a r e a s f o l l o w i n g s : 1 . t h e t h e o ry f o r c o m b - fi l t e r w i t h fi b e r g r a t i n g s i s p re s e n t e d w i t h t h e m e t h o d o f t r a n s m i s s i o n m a t r i x , t h e e q u a t i o n o f s a m p l e d fi b e r g r a t i n g re fl e c t i v i ty i s g i v e n . t h e e ff e c t o f s a m p l i n g r a t e t , s a m p l i n g p e r i o d p a n d s a m p li n g l e n g t h l o n s p e c t r u m f e a t u re o f s a m p l e d g r a t i n g s i s s t u d i e d b y n u m e r i c a l a n a l y s i s w i t h e q u a t i o n s . t h i s re s u l t i s t e s te d b y e x p e r i m e n t . 2 . t h e c h a r a c t e r i s t i c o f c o m b - fi l t e r i s s t u d i e d c o m p a r a t i v e l y b y f o u r i e r t r a n s f o r m , c o u p l e m o d e t h e o ry a n d mo i r d g h o s t fi b e r - g r a t i n g t h e o ry . t h e i n t e r v a l b e t w e e n t w o re fl e c t i v e p e a k s o f c o m b - f i l t e r w a s g e n e r a l l y r e g a r d e d a s 6 d =. we f o u n d t h a t t i s rel a t e d t o 0 . 1 a ft e r a n a ly z i n g t h e e ff e c t o f s a m p l i n g r a t e o f c o m b - f i l t e r o n t h e s p e c t r u m f e a t u r e o f s a m p l e d f i b e r g r a t i n g . t h e n w e g a v e a re a s o n a b l e e x p l a n a t i o n , t h e fi u t h e r s t u d y a l s o p r e s e n t t h a t t h e t w o o u t c o m e s w e r e u n i fi e d w i t h e a c h o t h e r w h e n re fl e c t i v i ty w a s l o w e n o u g h . 3 . t h e o p t i m i z e d d e s i g n o f m u lt i - w a v e l e n g t h c o m b - fi l t e r w i t h fi b e r g r a t i n g s i s g i v e n , a n d t h e t h e o ry o f s t ro n g c h i r p e d - s a m p l e d fi b e r g r a t i n g i s s t u d i e d f o r t h e d e s i g n o f o a d m u s e d i n w d m s y s t e m . t h e m e t h o d t o g e t d i ff e r e n t s a m p l in g r a t e b y t h e c o m b i n a t i o n o f t w o s a m e - p e r i o d a m p l i t u d e m o u l d s i s a l s o b r o u g h t f o r w a r d . 4 . t h e t h e o ry a n d e x p e r i m e n t o n t h e o a d m b a s e d o n fi b e r g r a t i n g a n d o p t i c a l - c i r c u l a t o r h a v e b e e n s t u d i e d . w e c o m p l e t e d a s u i t o f fi b e r g r a t in g - b a s e d o a d m. a n d t h e o a d m b a s e d o n fi b e r g r a t i n g a n d fi b e r - l o o p m i r r o r h a s a l s o b e e n s t u d i e d . t h a t t h e o p t i c a l p a t h d i ff e re n c e o f t w o a r m l e n g t h , t h e s p l i t t i n g r a t io o f fi b e r c o u p l e r a n d t h e re fl e c t i v i ty o f f i b e r g r a t i n g i s k e y t o t h e p e r f o r m a n c e o f d e v i c e i s re v e a l e d . b a s e d o n t h i s s t u d y , t h e t h e o ry o f o a d m b a s e d o n s a m p l e d fi b e r g r a t in g a n d fi b e r - l o o p m i r r o r i s s t u d i e d a n d th e e ff e c t o f o p t i c a l p a t h d i ff e re n c e b e t w e e n t w o a r m l e n g t h o n a d d / d r o p p e r f o r m a n c e o f t h e i n t e r c h a n n e l i s c o m p u t e d a n d a n a l y z e d . k e y w o r d s : o a d m s a m p l e d fi b e r g r a t i n g c o m b - fi l t e r 一-一t一一种 一一” 南开大学硕士学位论文 第一章绪论 1 . 1 课题背景 i 1 1 . 1 . 1 光纤无源器件的市场及市场预侧 随着语音、数据和视频通信业务a的快速增长导致对通信网络容量需求的急剧增 加。通信网络运营商不断采用新方法、新技术迅速来扩大网络的容t。光纤通信也由长 途骨干网逐步地向广域网、城域网 延伸，并且在接入网中的到了广泛的应用. 各类有源和无源光电子器件是构成各种光纤通信网络设备的基础和核心.从全球范 围看，光纤通信元件市场是从 1 9 7 5 年开始兴起的，当年的总销售额仅为2 4 9万美元。 据 国际著名咨询机构( 美国 r h k公司) 预测，到 2 0 0 3年将达到 2 3 1亿美元.最近美国 e l e c t r o n i c a s t 公司通过对前2 5 年市场发展过程的回 顾，展望了 今后2 5 年的 光纤通信元 件市场，指出在各类光纤通信元件的市场中， 光无源器件的年增长率将位居首位。光无 源器件在过去的 2 5年里，市场份额始终很小，2 0 0 0年也只有 9 %，但在今后的 2 5年里 它将有强劲的增长， 2 0 2 5 年的市场份额将达到1 9 。 光纤无源器件包括连接器、祸合器/ 分路器、滤波器和光开关等.有关数据表明今后 2 5年内，各类无源器件的平均年增长率均达到两位数，尤其是滤波器和光开关，1 9 9 5 - - 2 0 0 0 年间的平均年增长率分别达到5 3 %和 5 6 %，光开关在 2 0 0 0 - - 2 0 0 5 年间继续以3 6 % 的年增长率增长. 我国光纤无源器件的发展与国外相比，一般晚 5 - - 1 0年。当前，我国光纤无源器件 市场主要是连接器、祸合器，复用器/ 解复用器，滤波器和光开关的市场还很小。 1 . 光纤连接器件的市场 近年来我国光纤连接器的总需求量不断扩大，前几年的平均增长率在 3 0 9 6 以上。根据 我国今后光纤通信发展的要求和国外光纤连接器的市场预测，估计在今后十年内，我国 光纤连接器的需求量平均年增长率将在3 0 % 左右。预计到2 0 0 5 年， 我国 光纤连接器的 销 售量将达9 2 8 万套， 2 0 1 0 年为3 4 4 5 万套. 关于光纤连接器的品 种，则会改变目 前的单调 倩况，形成多品种的局面. 2 . 祸合器和复用器/ 解复用器的市场 在我国光无源器件中，还有一类采用熔融拉锥法制造的器件，包括各种祸合器和复 用器/ 解复用器，已经形成一定的市场。但这类器件的市场总t不大。 根据全球光纤无源器件的市场情况，复用器/ 解复用器的市场总t大约是光纤连接器 的四分之一。随着光纤有线电视的发展，波分复用技术和光纤放大器的应用，树型祸合 器和复用器/ 解复用器的需求t将迅速上升。这类器件的增长速率也与光纤连接器相近， 大约以3 0 % 的年增长率在增长.估计2 0 0 5 年为1 3 9 万只。2 0 1 0 年为5 1 7 万只。 3 . 光开关和滤波器的市场 南开大学硕士学位论文 光开关在国内光无源器件市场所占份额较小，随着全光通信网络系统的开发、应 用，国内市场需求量将会大幅度增长。对于国内厂商而言，是难得的机遇，更是巨大的 挑战。关于滤波器，由于国内密集波分复用器的研究刚刚开始，所以我国当前少数的密 集波分复用系统中所用的滤波器主要是进口的. 1 . 1 . 2 光纤 无源器件的 发展趋势 随着半导体制作技术的飞速发展，光集成器件不断涌现.大部分集成光器件，都是 采用半导体工艺，在某种衬底上制作出光波导，再利用电光、磁光、声光、热光效应或 f r a n z - k o l d y s h效应以 及斯塔克效应来达到对光的相位、强 度、方向、波长等进行控制的 目的来制作的.除此之外，直接利用光纤这种光波导对光进行控制也可以构成某种程度 的光集成，最为典型的就是光纤光栅。 光纤光栅是一种新型的光纤无源器件。它是在光纤中建立起一种空间周期性的折射 率分布，使得光在其中的传播行为得以改变和控制.它的作用相当于在光纤中制作成一 反射镜，其反射率是可以精确控制的。基于光纤光栅的光无源器件具有反射带宽范围 大、附加损耗小、体积小、性能稳定，器件微型化、能与光纤很好地祸合、可与其他光 纤器件兼容成一体、不受环境尘埃影响等一系列特殊优异性能.使用光纤光栅可制成光 纤波分复用/ 解复用器、波长转换器、光纤滤波器、光开关、色散补偿器等高性能光纤无 源器件，目 前正向实用化方向发展。它们将在当前的高速宽带光通信、d w d m技术、光纤 传感器及未来的全光化系统中发挥重要作用.因此光纤光栅这一技术有很大的开发研究 价值，是光无源器件的又一发展方向。它的研究发展十分迅速，并成为全球性的技术热 点。鉴于上述形势，对基于光纤光栅的光无源器件的研究是非常必要和迫切的。本论文 正是在这样一种背景下， 围绕南开 一华为联合实验室项目“d w d m 系统使用自 调准o a d m 器 件” 展开的. 1 . 2光纤光栅分类及其应用 1 . 2 . 1均匀周期布拉格光姗 ( f b g) 均匀周期布拉格光栅是最简单、最为普遍的一种光纤光栅类型，其折射率调制深度 与光栅周期均为常数，光栅波矢方向与光纤轴线方向相一致。其折射率分布为: ， 2 n z , n k z ) = n o + o n c o s ( 万 于 ) 如图 1 - 1 ( a ) 所示。由图 1 - 1 ( b ) 所示的光谱特性说明一定带宽aa 的谐振峰两边有一 些旁瓣， 这是由 于光纤光栅的 两端折射率突变引 起f a b r y - p e r o t 效 应所致。 这些旁瓣分 散了光能量，不利于光纤光栅的应用，所以均匀光纤光栅的旁瓣抑制是表征其性能的主 要指标之一。用切趾法 ( 又称旁瓣缩减法)能有效抑制光纤光栅的旁瓣，可优化光谱特 性。 由图 1 - 1 ( b ) 还可知，布拉格光栅具有较窄的反射带宽一 1 0 - ; m和较高的反射率 南开大学硕士学位论文 一 1 0 0 %， 而且， 它的反射带宽和反射率可以 根据需要， 通过改变写入条件而加以 灵活的 调节。因此，这是应用最广的一种光栅，主要应用在一下几方面: 1 . 光纤激光器 利用f b g的波长选择性可用作光纤激光器的腔镜，实现模式选择和窄带反馈的单频 激光器。光纤激光器的单模输出可达l o m w以上，线宽可小于2 .5 k h z ，显然优于线宽 i o m h z 的分布反馈激光器.调谐范围可达5 0 n m， 远大于半导体激光器 ( 1 一 2 n m )。 与 半导体激光器相比，该类激光器具有波长连续可调、调谐范围大、线宽窄、输出功率高 和相对强度嗓声低等优点，适应d w d m系统使用工作波长可固定和调谐的低噪声激光器 d 淤 阵列的要求.目前己有f b g外腔半导体激 光器、掺饵光纤激光器、光纤喇曼激光器和 分布反馈光纤激光器等的研究出现。 2 . 光 纤 滤 波 器 和 波 分 复 用 器 2 . 3 , 4 . 5 1 f b g本身是一波长选择滤波器，通过 合理的结构设计，可构成各种带通、带阻滤 波器和波分复用器。以干涉臂上两个相同的 b r a g g 光栅的m a c h 一 z e n h d e ; 干涉仪为基础 的w d m器件，可将波长不同的光信号分离 和合成，实现波分复用。多个波分复用器件 经适当的组合可集成密集型波分复用系统。 该复用/ 解复用器与输入光的偏振状态无 关，对外界温度变化也不敏感，能在 1 5 5 0 n m波长处，对信道间距为1 0 0 0 h z 的信 号进行有效的波分复用/ 解复用. 3 . 光纤放大器 f b g可用于修平掺饵光纤放大器的增 益谱.用窄带f b g代替激光器的宽带反射 镜，可迫使激光器在增益谱带的边缘波长上 振荡，有效地抑制了仅在中部波长上的振 荡，从而使多路不同波长的光脉冲信号无串 音地同时放大，使经光纤放大器后的增益谱 达到平坦化。 4电二. 0.0.0.认 ( a ) ( b ) u n i f o r m w it h p o s it iv e - o n ly in d e x c h a n g e . ( c ) ( d ) c h ir p fi b e r g r a t in g . ( 。 ) ( f ) a p o d ia e d fi b e r g r a t i n g ， ( g ) ( h )m o r i e p h a s e s h i ft ( o f x ) ，( i ) ( j )幼 i n in g fi b e r g r a t i n g 困1 - 1 各种光 纤光.的折射率分布及相应的反封光谱 4 . 光 纤 传 感 器 6 . 7 . 8 1 近年来，光纤光栅在光传感方面的应用研究越来越引起人们的重视，光纤光栅传感 器具有不受电磁千扰、灵敏度高、重t轻、结构紧凑、成本低、适于在高温、腐蚀性或 曰.曰.口. 14 1 x # 巫 生 学 i l i 丝 一 危险性环境使用等优点， 其传感信息以波长编码的特点使其克服了强度调制传感器必须 补偿光纤连接器和祸合器损耗以及光源输出功率起伏的弱点，通过设计各种机敏结构， 则可以实现对应力、应变、温度、位移、微振动、磁场、电压、电流等多种物理量的测 1 . 2 . 2叨嗽布拉格光姗 ( c h i r p e d 明嗽光栅是折射率调制幅度不变， b r a g g g r a t i n g ) 周期沿光栅轴向变化的光栅，其折射率分布形式 盆为 n ( z ) = ” 。 + a n ( z ) ( 1z + v ( z ) ( 1 . 2 ) 如图 1 - 1 ( c )所示，图 1 - 1 ( d ) 所示的光谱特性说明明啾光栅有较宽的带宽， 其反射谱 具有波动性。这种波动性的产生原因与均匀光栅的一样，也不利于应用. 适当的修正折 射率 分布n ( z ) ，即 使光纤光栅两端折 射率调 制度 逐渐递 减， 可改善 这种波动性. 利用嗯啾型光栅可构成宽带滤波器用于 w d m系统的色散补偿和产生超短脉冲。 还被 广泛应用于掺饵光纤放大器的增益平坦化和光纤激光器的性能优化等方面 1 . 2 . 3 t a p e r e d 光纤光姗i i i ) 其折射率分布为 n ( z ) = n o + a n ( 0 ) c o s 2 yr( a z) co 伴z ) , (一 含 、 1 )2 0. 3 ) 如图 1 - 1 ( e ) 所示，这种光栅的两端折射率逐渐递减至零，消除了折射率突变，从而使 它的反射谱不存在旁瓣，如图1 - 1 ( f ) 所示。 t a p e r型光栅结构能改善光谱特性，可构成各种滤波器、波长转换器和插分复用器; 多个t a p e r 型光纤光栅复合还可制成特殊性能的滤波器，如m i c h e l - s o n型光纤滤波器、 m a c h - z e h n d e r 滤波器等。 还有一种新型的正弦调制t a p e r 型光栅， 具有多个反 射峰。 可用 于光纤环形腔激光器中，使其能同时输出多个波长。 1 . 2 . 4 m o r i e 型光栅 m o i r e光纤光栅的折射率分布是一种具有慢变包络的快变结构，这种结构不仅可以有 效抑制布拉格光纤光栅反射谱中的旁瓣效应，而且可以在反射阻带中打开一个或多个透 射窗口，实现多带通滤波的作用。同时，m o i r e光纤光栅带通的位置及带通宽度可通过控 制写入条件灵活改变.其折射率分布为 ( ) 一 。 + a n (o ) sin ( _ 、 _ ， 2 j r、 z ) c:o s l a z j (一 舌 : 含 ) ( 1 . 4 ) 二 _ 二， ， ， 、 ， 一， ， 、 . . ， . ， 、 “， ， ， 、， .。人_、 ， 一. 2 1 r 、 、 .、 . 。 _ 。 a 团 一 、 9 m 不 ， n 1 以 石 山 抓 别 平 a 1 n x . 36- 1 5 -l x 9 一 ，l 止 5 么 囚 士 s in ( 丁“ ) 11u1 70 9 , 从 四 寻 致其反射光谱具有带通性，如图 1 - 1 ( h ) 所示. 南开大学硕士学位论文 利用这种 m o i r e光纤光栅可制成带通或梳状滤波器等. 和布拉格光纤光栅带通滤波 器相比较，克服了布拉格光栅必须与祸合器、环路器等器件联合使用的缺点. 1 . 2 . 5闪 灿光纤光姗 ( b l a z e d f i b e r g r a t i n g ) 在光栅制作过程中，只要使紫外侧写光束与光纤轴不严格垂直，而是有一个小角度 就可以形成闪翅光纤光栅。其折射率分布为 (一“ ， = 一 “ ， 一 2,r )a o 一 “ ， ( 1 . 5 ) 式 子中，a 。 为 折 射率 变 化所 形成的 栅 面 垂直 距离;s 为 其 栅面 法线z 与 光 纤 轴向: 的 夹 角，如图 1 - 1 ( i ) 所示.由图 1 - 1 ( j ) 可知它的光谱特性类似于均匀光栅的情况，也有旁 瓣。 利用闪姗光栅可对一定带宽范围内的光功率进行衰减，从而可实现光放大器的增益 平坦化，光传播模式转换器，通过复合闪粗光纤光栅还可实现残余泵浦光反射等. 1 . 2 . 6取样光纤光栅 12 1 取样布拉格光纤光栅是折射率正弦调制的光纤布喇格光栅上加了一个调制函数。亦 可以将其看作是对光纤布喇格光栅按照一定的规律在空间上进行取样的结果。取样布拉 格光纤光栅具有一组分立的反射峰，它具有反射率高、反射峰均匀、反射峰间隔 ( 对应 光波分复用的波道间隔)稳定及谱宽窄等光谱特性。在制作梳状滤波器以及多波长激光 器中具有应用价值.若对明嗽光栅进行取样，可用于光纤中的色散补偿，并且用一个取 样叨啾光纤光栅可以实现多个信道的同时补偿，因此取样布拉格光纤光栅在光纤波分复 用系统中有着潜在的应用情景， 圈卜 2相移光纤光栩折射率分布圈 1 . 2 . 7相移光纤光栅 ( p h a s e - s h i f t e d g r a t i n g ) 通过某种方式破坏光纤光栅折射率调制的连续性，在某点或者多点引入相移，可形成 相移光栅，其折射率分布如图1 - 2 所示。其主要特点是在布拉格反射带中打通一个或者多 个透射窗口。这种光栅主要能够应用于: 1 .窄线宽单频光纤激光器 近年来单频光纤激光器的研究受到了人们的广泛关注.人们提出了许多压窄线宽的方 法，其中很多运用了光纤光栅，大大推动了全光纤激光器的发展。相移光栅的通透带宽极 窄，将其接入环形光纤激光器的环路中，用均匀周期的反射光纤光栅用来粗选某一波长， 相移光栅则用来细选，将极大压窄激光器的输出带宽。 南开大学硕士学位论文 2 .光波解复系统l 幻 由于相移光栅具有可改变阻带中通透窗口 位置的特性，因此在多通道光波系统中， 对 每一分路都配置相移布喇格光栅， 各光栅的相移位置都在光栅的正中， 但有不同的相移量， 这样才可以对不同的波长进行选择，可被用来选择通道。 3 .减光装置 由 于相移光栅的通透窗口的通透率可通过改变相移点的位置来调整，所以利用它来实 现减光是一种方便可行的方法。 4 .掺饵光纤的增益平坦化 由于相移光栅通透窗口的通透宽度和通透率可人为设计， 所以可望将相移光栅的反射 谱加以调整， 以实现饵光纤增益曲线的平坦化。 1 . 2 . 8长周期光纤光栅( l o n gp e r i o d份a t i n g ) 3 4 5 长周期光纤光栅是一类特殊的光纤光栅，它的周期相对较长。其芯区折射率调制的 一般形式为: ， 2 汀 、 阴气 2 ) = 叽 + 朋， “ o s l 了艺 ) ( 1 . 6 ) 长周期光纤光栅具有极低的背向反射 ( 约一 8 0 d b) ，利用它可以方便的制出具有极低 的背向反射和插入损耗的各种不同转换效率光纤模式变换器、偏振模变换器、单模光纤 带阻和带通滤波器、掺饵光纤放大器增益平坦化光纤器件和光纤传感元件等高性能功能 器件。相移长周期光纤光栅有双阻带滤波特性，还可以应用到波分复用网络的光分插复 用器或光交叉互联单元等关键器件中作为滤波、波长路由单元。 1 .3几种光纤光栅的实现方法 光纤光栅的折射率变化不仅依赖于光纤类型、掺杂情况、光纤温度及此段光纤的光 照历史情况， 还依赖于曝光波长、眼光能量( 即 e =it， 涉及曝光强度和时间) 。对于同一 种光纤当曝光波长及光强确定时，其折射率调制度仅取决于曝光时间。 在 20 多年的光纤成栅技术研究中，己形成驻波法、全息千涉法、相位掩膜法和逐点 写入法等。均匀光纤光栅 16 的折射率调制可利用上述方法来实现， 其中相位掩膜法因其 制作光纤光栅的成品率高、重复性好及使用方便可靠等优点而得到广泛应用. blazed 光栅的制作与均匀光栅的方法基本一致， 只是写入时要求光纤与膜版栅线法 线形成一个所需的夹角，或者使光源倾斜入射等。 在均匀干涉场下，使光纤弯曲或利用球面镜和柱面镜产生的非均匀干涉场，可直接 写入 c hi即ed 光 纤光 栅lv.81 .由 于光纤中 光栅倾斜、 且 后者写 入时需光纤与 膜板分 离， 造成反射率降低。对光纤产生机械变形或温度梯度场或两次曝光折射率梯度及系列均匀 南开大学硕士 学位论文_ 光 栅 复合 等方 法 也可实 现 线 性c h i r p e d 光 栅， 其中 以 系 列 均 匀光 栅复 合、 机 械变 形 最为 实用。 此外， 通过应力、 温度梯度等方法可将均匀光栅转变为c h i r p e d 光栅. t a p e r型、 m o r i e型光栅的折射率分布 n ( z )中多了一个包络因子，如式( 1 . 3 ) , ( 1 . 4 ) 所示。 此包络调制可通过曝光光束变速扫描相位膜版来实现， 这就形成了变迹曝光 法.变迹曝光法的扫描装置由计算机软件、控制及驱动电路、精密机械部件等组成.对 于各种复杂的折射率包络调制因子，均可利用这种装里并设计相应的程序控制其曝光时 间来实现。这个方法的使用前提是光纤折射率调制与曝光t呈线性变化。 用光栅局部二次曝光法、温度控制相移法、相位模板写入法、两光栅重亚写入法能 制作相移光纤光栅。相位模板写入法比 较方便灵活，可同时适用于长光栅和短光栅的写 入，缺点是需要首先制备这种特殊的相位模板.两光姗重盛写入法比较简单，但只能写 入相移量为汀的相移光纤光栅。 1 . 4本文的主要内容及创新点 本文主要以光纤光栅为研究对象，着重对光纤光栅滤波器，光纤光栅复用/ 解复用器 进行了理论和实验研究，主要完成了以下工作: 1 .对光纤光栅特性的常用理论进行了 研究和归纳. 2 .对滤波器的原理、特性和应用进行了比 较研究， 并分析了目 前的研究热点. 3 .运用传输矩阵法对光纤光栅梳状滤波器的原理进行了推导，得出取样光栅反射率 的关系式，并结合数值法解方程组得出了取样率t，取样周期p，取样长度l 对 光谱特性的影响，得到了和实验一致的结果. 4 .通过傅立叶方法，祸合模理论及其 m o i r e型光栅结合重盛虚光栅的方法对梳状滤 波器的特性进行了比较研究。一般文献均认为梳状滤波器的反射峰间隔满足 . l ,， _ 、 。 _ _ ，. 一二_ ， 一 二 _ _ _书、 _ . a d = 丁二一 ， 但我们研究表明，占 空比t 对反射峰间隔是有一定影响的; 通过 2 n ,ff - p- - - - - - - - - - -一一 进一步的理论研究发现，只有在反射率较低的条件下，反射峰间隔基本上由取样 周期尸决定，从而得到了与一般文献一致的结果。 5 .优化设计了梳状光纤光栅滤波器，同时针对它在 w d m系统中作为 o a d m的应用， 对强明嗽取样光栅的光谱特性进行了 理论研究。提出了用相同周期的振幅掩模板 错位重盛法来得到不同的占空比的制作方法。 6 .对基于光纤光栅和环行器的 o a d m进行了理论和实验研究，并和他人合作完成了 光纤光栅型 o a d m 样机一台.同时对基于光纤光栅和环行镜的o a d m 进行了 研究。 理论和实验表明，干涉两臂的光程差、光纤辐合器的分束比和光纤光栅的反射率 是决定器件性能的关键因素。在此基础上，从理论上研究了荃于取样光栅和环行 镜的o a d m ，计算分析了不同臂长差对信道上下载的影响。 南开大学硕士学位论文 参考文献 1 h t t p ; / / w w w , q - f o l . n e t /( 古子 产 而世另 今 ， 2 0 0 1 年. 2 及p a s t o r e t a l . ， b r o a d - b a n d t u n a b l e m i c r o w a v e t r a n s v e r s a l n o t c h f i l t e r b a s e d o n t u n a b l e u n i f o r m f i b e r b r a g g g r a t i n g s a s s l i c i n g f i l t e r s . i e e e , p h o t o n i c s t e c h n o l o g y l e t t e r s , v o l . 1 3 , n o . 7 , j u l 2 0 0 1 : 7 2 6 - 7 2 8 3 h . k u m a z a k i , y . y a m a d a e t a l . ，t u n a b l e w a v e l e n g t h f i l t e r u s i n g a b r a g g g r a t i n g f i b e r t h i n e d b y p l a s m a e t c h i n g . i e e e , p h o t o n i c s t e c h n o l o g y l e t t e r s , v o l . 1 3 , n o . 1 1 , n o v 2 0 0 1 : 1 2 0 6 - 1 2 0 8 4 t a o z h e n n i n g , e t a l . ，a n o v e l o a d m b a s e d o n f i b e r g r a t i n g s , c h i n e s e ,j o u r n a l o f l a s e r s b , v o l . b 9 , n o . 4 , ( 2 0 0 0 ) : 3 2 5 - 3 2 9 5 l . r . c h e n e t a l . , f l e x i b l e f i b e r b r a g g g r a t i n g e n c o d e r / d e c o d e r f o r h y b r i d w a v e l e n g t h - t i m e o p t i c a l c d m a . i e e e , p h o t o n i c s t e c h n o l o g y l e t t e r s , v o l . 1 3 , n o . 1 1 , n o v 2 0 0 1 : 1 2 3 3 - 1 2 3 5 6 y . z h a n g e t a l . ，h i g h - s e n s i t i v i t y p r e s s u r e s e n s o r u s i n g a s h i e l d e d p o l y m e r - c o a t e d f i b e r b r a g g g r a t i n g . i e e e , p h o t o n i c s t e c h n o l o g y l e t t e r s , v o l . 1 3 , n o . 6 , j u n 2 0 0 1 : 6 1 8 - 6 1 9 7 d a v i djf . c o 即 厂e t a l . ，t i 口 e - d i v i s i o n m u l t i p l e x i n g o f l a r g e s e r i a l f i b e r - o p t i c a l b r a g g g r a t i n g s e n s o r a r r a y s . a p p l i e d o p t i c s , v o l . 4 0 , n o . 1 6 j u n 2 0 0 1 : 2 6 4 3 - 2 6 5 3 8 p . c . g a i t e t a l . ， s p o n t a n e o u s b r i l l o u i n - b a s e d d i s t r i b u t e d t e m p e r a t u r e s e n s o r u t i l i z i n g a f i b e r g r a t i n g n o t c h f i l t e r f o r t h e s e p a r a t i o n o f b r i l l o u i n s i g n a l . i e e e , p h o t o n i c s t e c h n o l o g y l e t t e r s , v o l . 1 3 , 而. 5 , 9 a y 2 0 0 1 : 5 0 8 - 5 1 0 9 h . d e r i e d m a t t e n e t a l . ，g r o u p d e l a y a n a l y s i s o f c h i r p e d f i b e r b r a g g g r a t i n g s u s i n g p h o t o n c o u n t i n g . i e e e , p h o t o n i c s t e c h n o l o g y l e t t e r s , v o l . 1 3 , n o . 5 , m a y 2 0 0 1 : 6 1 5 - 6 1 7 1 0 s , k i m , s . k i m e t a l . ，f i b e r b r a g g g r a t i n g s t r a i n s e n s o r d e m o d u l a t o r u s i n g a c h i r p e d f i b e r g r a t i n g . i e e e , p h o t o n i c s t e c h n o l o g y l e t t e r s , v o l . 1 3 , n o . 8 , a u g 2 0 0 1 : 8 3 9 - 8 4 1 1 1李智红等， 一种新型的t a p e r e d 光纤光栅，光学学报， v o l . 1 9 , n o . 4 , 1 9 9 9 : 5 4 0 - 5 4 3 1 2 g . m o r t h i e r e t a l . ，a x / 4 - s h i f t e d s a m p l e d o r s u p e r s t r u c t u r e g r a t i n g w i d e l y t u n a b l e t w i n - g u i d e l a s e r . i e e e , p h o t o n i c s t e c h n o l o g y l e t t e r s , v o l . 1 3 , n o . 1 0 , o c t 2 0 0 1 : 1 0 5 2 - 1 0 5 4 1 3 y . r o y a m a d a e t a l . ， n u m e r i c a l a n a l y s i s o f c o r e - m o d e t o r a d i a t i o n - m o d e c o u p l i n g i n l o n g - p e r i o d f i b e r g r a t i n g s . i e e e , p h o t o n i c s t e c h n o l o g y l e t t e r s , v o 1 . 1 3 , n o . 4 , a p r 2 0 0 1 : 3 0 8 - 3 1 0 1 4 h . k e , j . p e n g e t a l . 。 d e s i g n o f l o n g - p e r i o d f i b e r g r a t i n g s w i t h f a s t - v a r y i n g p a r a m e t e r s . i e e e , p h o t o n i c s t e c h n o l o g y l e t t e r s v o 1 . 1 3 , n o . 1 1 , n o v 2 0 0 1 : 1 1 9 4 - 1 1 9 6 1 5 h . j o n g a n d k . o h e t a l . ，e n h a n c e m e n t o f f r e e s p e c t r a l r a n g e o f t h e r e s o n a n c e p e a k s i n a l o n g - p e r i o d f i b e r g r a t i n g b y c o n t r o l l i n g m a t e r i a l d i s p e r s i o n o f c l a d d i n g m o d e s . o p t i c a l c a m m u n i c a t i o n s , v o l . 1 9 9 , n o . 1 / 4 , n o v 2 0 0 1 : 1 0 3 - 1 1 0 1 6 b . - 0 . g u a n , h . y . t a m e t a l . ， p o s t f a b r i c a t i o n w a v e l e n g t h t r i m m i n g o f f i b e r b r a g g g r a t i n g s w r i t t e n i n h z l o a d e d f i b e r s . v o l . 1 3 , n o . 6 , j u n 2 0 0 1 : 5 9 1 - 5 9 3 1 7 z . w e i , h . l i e t a l . ， f a b r i c a t i o n o f t u n a b l e f i b e r b r a g g g r a t i n g .命t i c a l c o m m u n i c a t i o n s i e e e . p h o t o n i c s l e t t e r s 1 8 z . w e i , y . y u e t f i x e d c e n t r a l 2 0 0 1 : 8 2 1 - 8 2 3 a l . ，f a b r a i c a t i o n o f c h i r p e d n o n l i n e a r y c h i r p e d v o l . 1 8 7 , n o . 4 / 6 , j a n f i b e r g r a t i n g w i t h f i b e r 盯a t i n g s u s i n g 2 0 0 1 : 3 6 9 - 3 7 2 a d j u s t a b l e c h i r p a n d w a v e l e n g t h . i e e e , p h o t o n i c s l e t t e r s , v o l . 1 3 , n o . 8 , a u g _ 于ff k o g 主*垦迷一一一一一一一一一一一一一一一 第二章光纤光栅理论分析的方法 2 . 1引言 光纤光栅实质上是紫外光在光敏光纤中形成的一种周期性的折射率分布，也可以看 作是一种对纤芯折射率的微扰。光在光栅中的传播符合祸合模理论1 i , 2 1 ， 这一理论是分析 光在波导介质中 传播规律的基础， 利用藕合模理论可