燕山大学本科毕业设计开题报告

1、基于超结构光纤光栅的多信道色散补偿技术研究 报 告 人： 班 级： 指导教师： 2014年3月27日电气工程学院毕业设计开题报告目录目录一、选题的背景和意义一、选题的背景和意义二、国内外研究现状二、国内外研究现状三、研究的基本内容及拟解决的主要问题三、研究的基本内容及拟解决的主要问题 四、研究步骤及措施四、研究步骤及措施 五、研究工作进度五、研究工作进度 选题背景与意义通信技术的进步。近年来，光纤通信通信技术的进步。近年来，光纤通信技术得到了长足的发展，新技术不断涌现，技术得到了长足的发展，新技术不断涌现，这大幅提高了通信能力，并使光纤通信的这大幅提高了通信能力，并使光纤通信的应用范围不断扩大

2、。而光纤通讯的发展是应用范围不断扩大。而光纤通讯的发展是以光纤为介质的，光纤的质量直接影响信以光纤为介质的，光纤的质量直接影响信号的传输。号的传输。 选题背景与意义 相对于现代的玻璃光纤的诸多不足，光纤光栅具相对于现代的玻璃光纤的诸多不足，光纤光栅具有许多优势，而超结构光纤光栅除具有一般光纤光栅有许多优势，而超结构光纤光栅除具有一般光纤光栅的优点之外，它还具有多个信道的反射和时延特性，的优点之外，它还具有多个信道的反射和时延特性，极好的波长选择性，在它的反射谱图中可得到精细的极好的波长选择性，在它的反射谱图中可得到精细的阻带通带相间排列的谱特性，且它有多个周期的反射阻带通带相间排列的谱特性，且

3、它有多个周期的反射峰，它的反射谱响应还具有通道多、通道间隔稳定、峰，它的反射谱响应还具有通道多、通道间隔稳定、通带窄的独特特性，在现代大容量高速率波分复用光通带窄的独特特性，在现代大容量高速率波分复用光纤通信网中有着广阔的应用前景。超结构光纤光栅一纤通信网中有着广阔的应用前景。超结构光纤光栅一直是人们研究的热点，特别更具有优势，幅度超结构直是人们研究的热点，特别更具有优势，幅度超结构光栅在频域包络上能够实现为光栅在频域包络上能够实现为sinc函数的形式，其频函数的形式，其频谱的第一级零点限制了能够利用的信道数目。扩大信谱的第一级零点限制了能够利用的信道数目。扩大信道数目的办法就是超结构光纤光栅

4、，近来更是引起人道数目的办法就是超结构光纤光栅，近来更是引起人们的重视。们的重视。 国内外研究现状2.1 国外研究现状国外用光纤作为传输媒体以实现光通信的思想起源于英籍、华裔学者高锟博士（K.C.Kao）在PIEE 杂志上发表论文光频率的介质纤维表面波导，从理论上分析证明了其可能性。1970年1976年美国康宁公司三名科研人员美国康宁公司三名科研人员马瑞尔、卡普隆、凯克用改马瑞尔、卡普隆、凯克用改进型化学相沉积法（进型化学相沉积法（MCVD 法）成功研制成传输损耗只法）成功研制成传输损耗只有有20dB/km的低损耗石英光的低损耗石英光纤纤美国在亚特兰大的贝尔实验室地下管道开通美国在亚特兰大的贝

5、尔实验室地下管道开通了世界上第一条光纤通信系统的试验线路了世界上第一条光纤通信系统的试验线路 国内外研究现状1978年1996年K.O.Hill等人首等人首先在掺锗光纤中先在掺锗光纤中采用驻波写入法采用驻波写入法制成世界上第一制成世界上第一只光纤光栅只光纤光栅各种波长的激光器研制成功各种波长的激光器研制成功,可实现多波长多通道的光纤可实现多波长多通道的光纤通信，这就是所谓波分复用通信，这就是所谓波分复用(WDM)技术技术 国内外研究现状2.1 国内研究现状 理论研究较多从从20世纪世纪90年代中后期年代中后期开展光纤光栅的研究工开展光纤光栅的研究工作。光纤光栅传感器解作。光纤光栅传感器解调技术

6、的研究主要集中调技术的研究主要集中于大学和科研院所，而于大学和科研院所，而且绝大多数都处于实验且绝大多数都处于实验室阶段。以南开大学光室阶段。以南开大学光纤中心和武汉理工大学纤中心和武汉理工大学光纤研究中心为代表光纤研究中心为代表实践研究较少 1997年年,中国首个中国首个采用国际电信联盟采用国际电信联盟ITU-T SDH标准速率标准速率为为622 Mb/s光纤通信光纤通信线路在攀枝花建成；线路在攀枝花建成； 1999年年,中国首个中国首个WDM多波长光纤通多波长光纤通信线路在青岛至济南信线路在青岛至济南之间建成之间建成 研究的基本内容，拟解决的主要问题1 1、光纤通讯的现状和发展、光纤通讯的

7、现状和发展2 2、色散补偿原理和色散补偿技术、色散补偿原理和色散补偿技术3 3、光纤光栅的基本理论、光纤光栅的基本理论4 4、均匀超结构光栅，变迹超结构光栅和、均匀超结构光栅，变迹超结构光栅和啁啾超结构光栅的光谱特性分析啁啾超结构光栅的光谱特性分析5 5、对基于超结构光栅的色散补偿技术进、对基于超结构光栅的色散补偿技术进行行研究研究研究内容 研究的基本内容，拟解决的主要问题1、掌握超结构光栅的各类分析方法，重点掌握利用传输矩阵法对超结构光栅的研究2、采用定变量方法对超结构光栅的长度折射率调制量、采样率进行分析，观察取样周期变迹和啁啾系数等参数对超结构光栅反射谱的影响规律3、研究超结构光栅的反射

8、谱特性4、研究中要使用到OptiGrating仿真软件，要学会熟练使用5、完成相应的参数设置主要解决问题 研究步骤及措施 1、色散及其补偿原理、色散及其补偿原理 色散是由于光纤中所传送信号的不同频率成分或不色散是由于光纤中所传送信号的不同频率成分或不同模式成分的群速度不同，而引起传输信号畸变的一种同模式成分的群速度不同，而引起传输信号畸变的一种物理现象。在光纤中物理现象。在光纤中, ,脉冲色散越小，它所携带的信息脉冲色散越小，它所携带的信息容量就越大。其链路的色散累积直接影响系统的传输性容量就越大。其链路的色散累积直接影响系统的传输性能，这在波分复用能，这在波分复用(WDM)(WDM)系统中尤

9、为重要。系统中尤为重要。 色散补偿的基本原理，是在通信系统中插入具有负色散补偿的基本原理，是在通信系统中插入具有负色散系数的装置，平衡掉系统中积累的色散，或者用脉色散系数的装置，平衡掉系统中积累的色散，或者用脉冲压缩工具将被展宽的脉冲压窄。冲压缩工具将被展宽的脉冲压窄。 研究步骤及措施 2、取样光栅基本原理取样光栅基本原理 超结构超结构光纤光栅是对均匀光纤布拉格光栅按照一定的规律在光纤光栅是对均匀光纤布拉格光栅按照一定的规律在空间上进行采样，其结构分布图如图所示。空间上进行采样，其结构分布图如图所示。 取样函数是周期为取样函数是周期为 ，采样率，采样率 的矩形函数，的矩形函数， 为取样长为取样

10、长度度。ALALABLLRBLUniform gratingSam pled gratingLALB 3、传输矩阵、传输矩阵 用传输矩阵法从理论上计算了取样光纤布拉格光栅的反射谱用传输矩阵法从理论上计算了取样光纤布拉格光栅的反射谱特性，这种方法将光栅视为多层均匀薄膜的叠加，利用每一层的特性，这种方法将光栅视为多层均匀薄膜的叠加，利用每一层的传输矩阵相乘获得了光栅的反射谱特性。传输矩阵相乘获得了光栅的反射谱特性。均匀取样光纤光栅的输入和输出关系表达式：均匀取样光纤光栅的输入和输出关系表达式：式中式中F为二维传输矩阵为二维传输矩阵 4、 仿真软件定为仿真软件定为OptiGrating，要学会使，要学会使用软件。主要的操作是调试相关参数，总结用软件。主要的操作是调试相关参数，总结规律，最终得出相应的结论。规律，最终得出相应的结论。 5、 最后完成相应的绘图工作。最后完成相应的绘图工作。 1-41-4周：查阅文献，阅读资料；周：查阅文献