【正文】 要求，可以更加容易地制作 光纖光柵 ，大幅 降低了光纖光柵的 成柵 成本， 為 光纖光柵器件走向 商用 化 鋪平了道路。 摻鉺光纖放大器的使用使波分復(fù)用系統(tǒng)得到了快速發(fā)展，其放大作用是通過 1550nm 光波段上的信號(hào)光通過摻鉺光纖時(shí)與其中的 3Er? 離子相互作用產(chǎn)生的。從光源、光放大器、光濾波器、光色散補(bǔ)償器件到波分復(fù)用器、光交叉連接器、光分插復(fù)用器、光波長(zhǎng)變換器等全光網(wǎng)中主要部件無不有光纖光柵的潛在應(yīng)用。摻雜材料一般為 GeO2。用紫外光照射光纖時(shí)，光纖纖芯吸收紫外光后會(huì)使得一些錯(cuò)鍵被打破并產(chǎn)生大量的熱量，從而使得光纖局部發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的應(yīng)力釋放，這樣光纖中的應(yīng)力第一章 緒論 9 分布和密度分布將會(huì)改變，進(jìn)一步就引起了光纖折射率的變化。此處再定義兩個(gè)新的參量 ? ?kj z? 和 ??kj z? ： ? ? ? ? ? ? ? ?*,2c o r ek j k t jtnz n z d x d y e x y e x y??? ????? （ 225） ? ? ? ?2kj kjzz???? （ 226） 224 可寫為： ? ? ? ? ? ?2( ) 2 c o sk j k j k jK z z z z?? ? ???? ? ?????? （ 227） 進(jìn)一步令： ? ? ? ? ? ? ? ?, e x p , e x p22R z A z i z S z B z i z? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? （ 228） 從而可有表示光纖光柵中的光場(chǎng)在忽略包層模耦合時(shí) ,其前向光場(chǎng)和后向光場(chǎng)可以用耦合模方程表示為下述形式： ? ? ? ?? ? ? ?^^ *dR i R z i S zdzdS i S z i R zdz??????? ? ? （ 229） 229 中 ^? 稱為直流自耦合系數(shù)； ? 叫做交流互耦合系數(shù)。從圖中可以看出均勻光纖光柵的反射光譜帶寬與折射率調(diào)制深度近似成線性關(guān)系，且光柵長(zhǎng)度越小，相同折射率調(diào)制度時(shí)所對(duì)應(yīng)的反射譜帶寬越大。學(xué)?？梢怨颊撐模ㄔO(shè)計(jì)）的全部 或部分內(nèi)容。據(jù)我所知， 除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本 論文（設(shè)計(jì)）不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。從圖中容易看出，均勻光纖光柵的反射率的峰值隨折射率調(diào)制深度增大而增大，在光纖光柵長(zhǎng)度較短時(shí)峰值反射率與折射率調(diào)制深度近似成線性關(guān)系，長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，峰值反射率將隨折射率調(diào)制深度增加很快達(dá)到飽和。 jA ， jB 為漸變包絡(luò)，分別表示 z? 和 z? 方向傳播模式的振幅。色心模型具備清晰的物理圖像，并有較多的實(shí)驗(yàn)支持，理論與實(shí)驗(yàn)在數(shù)量級(jí)上比較一致，但用此模型解釋光纖光敏性質(zhì)仍然需要進(jìn)行大量細(xì)致深入的研究。即選擇雙光子 過程所使用波長(zhǎng)的一半的光源并使用單光子過程作用于光纖，造成的折射率的變化會(huì)更明顯。其輸出激光穩(wěn)定、光譜純度優(yōu)于普通半導(dǎo)體激光器，且具備出光功率較高、線寬窄和可調(diào)諧范圍寬等突出優(yōu)點(diǎn)。用作光纖色散補(bǔ)償?shù)墓饫w光柵稱為啁啾光纖光柵，其是一種周期沿縱向變化的光纖光柵。而且這種寫入技術(shù)也解決了制作 Hill光柵的寫入效率低的問題。在隨后的幾十年里， 光纖通信經(jīng)歷了從短波長(zhǎng)到長(zhǎng)波長(zhǎng)、從多模光纖向單模光纖、從單信道低速率向多信道高速率、從單一的光纖傳輸向光纖組網(wǎng)進(jìn)而向全光網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)的大發(fā)展。全光通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展取決于光纖通信網(wǎng)絡(luò)中光放大、光色散抑制、光交換以及光信號(hào)處理等各個(gè)具體關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展。工作于 m? 波長(zhǎng)上的單模光纖通信系統(tǒng)被廣泛使用。 光纖通信歷史及發(fā)展 : 1880年，貝爾利用太陽光作為光源，以大氣為傳輸信道，用硒晶體作為光接收器，進(jìn)行了光電話的實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了真正現(xiàn)代意義下的光通信，使通話距離最遠(yuǎn)達(dá)到了二百多米，但空間光傳輸易受到氣候和周圍環(huán)境等條件的影響 ，損耗也比較大。所謂光纖光柵即指光纖軸向上存在的折射率周期性變化。同年， GaAlAs異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器實(shí)現(xiàn)了室溫下的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，為光纖通信系統(tǒng)提供了理想的光源。但受電子器件速率瓶頸的限制，單信道速率達(dá)到 40Gbit/s以上非常困難。 基于 波分復(fù)用技術(shù)的WDM 全光網(wǎng)絡(luò)成為了研究熱點(diǎn)，國(guó)際電聯(lián)將其命名為光傳送網(wǎng)。最后隨著時(shí)間的流逝幾乎所有的激光都從光纖里面被反射。 由于光纖光柵之成柵機(jī)理 光纖的光敏特性研究的深入以及相位掩模法的使用使得目前光纖光柵在光通信與光傳感領(lǐng)域的使用日益廣泛。而摻鉺光纖放大器的頻帶的平坦性對(duì)波分復(fù)用系統(tǒng)非常重要，因此摻鉺光纖放大器增益平坦器件的研究使用受到了人們的重視。 光纖光柵仿真軟件構(gòu)建的意義 : 光纖通信領(lǐng)域人們一直有重視仿真軟件設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)。 石英材料的分子結(jié)構(gòu)為四面體的結(jié) 構(gòu)， Si原子價(jià)態(tài)為 +4，每個(gè) Si原子與四個(gè)氧原子通過形成共價(jià)鍵結(jié)合。 算表明光纖軸向的線度若有僅 % 的改變則會(huì)產(chǎn)生 310? 的折射率改變。并且 ^? 的定義形式如下 : ^ 12 ddz?? ? ?? ? ? （ 2210） 2210 式中 ? 表示的是失諧量 ,與光波導(dǎo)的軸向坐標(biāo) z 無關(guān)。 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 . 70 . 80 . 9光柵長(zhǎng)度 / m m反射譜帶寬/nm 0 . 0 0 0 0 10 . 0 0 0 0 50 . 0 0 0 1 圖 16 圖 由圖。保密的論文（設(shè)計(jì)）在解密后適用本規(guī)定。 18 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明 本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。 14 0 1 2 3 4 5 6x 1 0400 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 . 70 . 80 . 91折射率調(diào)制度 d e l t a N峰值反射率 2 m m5 m m1 0 m m1 5 m m 圖 圖 。 在光波導(dǎo)里傳輸?shù)墓獠ǖ碾妶?chǎng)分量可表示為： ( , , , ) ( ) e x p ( ) ( ) e x p ( ) ( , ) e x p ( )jtt j j j jjE x y z t A z i z B z i z e x y t? ? ???? ? ? ? ???? （ 222） 222 式里 j 對(duì)應(yīng)傳播的模式。 L Dong,JL Archambault等人于 1995年用一 248nm準(zhǔn)分子激光照射摻鍺的光纖預(yù) 制棒，測(cè)量了 165nm— 300nm范圍的吸收譜，根據(jù)上述公式得到了 1550nm波長(zhǎng)上的折射率變化為 43 10?? ，一致性較好。 細(xì)致的研究發(fā)現(xiàn) Kenh O. Hill等研究人員所用的 藍(lán)光（ 488nm）引起的折射率變化 是一雙光子過程，更進(jìn)一步的研究，人們發(fā)現(xiàn)若能采用單光子過程，對(duì)折射率改變更有效。當(dāng)光纖光柵用作光纖激光器的諧振腔時(shí)，全光纖結(jié)構(gòu)的激光器即可實(shí)現(xiàn)。我們可以利用光纖光柵的色散特性來設(shè)計(jì)光纖色散補(bǔ)償器。使用全息側(cè)面寫 入技術(shù)可以制作反射任意波段光波的光纖光柵。 如前所述，自 1970 年，美國(guó)康寧玻璃公司研制出損耗為 20dB 的石英光纖為始端，光纖通信技術(shù)得到了高速發(fā)展。全光通信網(wǎng)絡(luò)是解決目前所謂電子瓶頸問題的根本途徑，它可以從大幅度提高節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)吞吐容量，從網(wǎng)絡(luò)中傳輸和交換兩個(gè)方面滿足人們不斷增長(zhǎng)的對(duì)通信帶寬的需求。同時(shí)為了擴(kuò)展傳輸帶寬，光纖也由多模光纖向單模光纖過 渡?，F(xiàn)代光纖通信技術(shù)涉及 光纖光纜技術(shù)、傳輸技術(shù)、光有源器件、光無源器件以及光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等