光纖光柵技術論文-閱讀頁
2025-02-02 14:14本頁面
【正文】 輸速率。 全光通信是解決“電子瓶頸”最根本的途徑，全光網(wǎng)通信可以極大地提高節(jié)點的吞吐容量，適應未來高速寬帶通信的要求。全光通信的發(fā)展完全取決于網(wǎng)絡中光放大、光補償、光交換以及光處理等關鍵技術的發(fā)展。光纖光柵是利用光纖材料的光敏性，通過紫外光曝光的方法將入射光相干場圖樣寫入纖芯，在纖芯內(nèi)產(chǎn)生沿纖芯軸向的折射率周期性變化，從而形成永久性空間的相位光柵，其作用實質上是在纖芯內(nèi)形成一個窄帶的（透射或反射）濾波器或反射鏡。利用光纖光柵這一特性可構成許多性能獨特的光電子器件。 光纖光柵作為一種新型光器件，主要用于光纖通信、光纖傳感和光信息處理。有源器件：光纖激光器（光柵窄帶反射器用于DFB等結構，波長可調諧等）；半導體激光器（光纖光柵作為反饋外腔及用于穩(wěn)定980nm泵浦光源）；EDFA光纖放大器（光纖光柵實現(xiàn)增益平坦和殘余泵浦光反射）；Ramam光纖放大器（布喇格光柵諧振腔）； 可見光纖光柵的應用滲透在光纖通信系統(tǒng)的每個角落，有關專家預言：光纖光柵技術和器件將為正在研究和發(fā)展的WDM系統(tǒng)帶來一場革命。 （1）光 源 光纖光柵激光器產(chǎn)生的光信號更符合全光通信系統(tǒng)對光源的要求。而半導體激光器的波長較難符合ITUT建議的WDM波長標準要求，相反利用光纖光柵做成的激光器則能非常準確地控制波長，且制作成本低。外腔光纖激光器一般有兩種結構：一種是分布布拉格反射（DBR）光纖光柵激光器，其基本結構如圖21（a）所示，利用一段稀土摻鉺光纖（EDF）和一對均勻光纖光柵（Bragg波長相同）構成諧振腔；另一種是分布反饋（DFB）光纖光柵激光器，其基本結構如圖1（b）所示，利用直接在稀土摻雜光纖（如EDF）寫入的均勻光柵構成諧振腔。 （2）光纖放大器 影響光纖通信向長距離和高速率方向發(fā)展的兩個主要因素是損耗和色散，其中的損耗問題自從摻鉺光纖放大器（EDFA）產(chǎn)生后已得到解決。利用閃耀光纖光柵的透射譜特性可以抑制光纖放大器的增益峰，從而使引入閃耀光纖光柵后的光纖放大器增益譜平坦化。摻鉺光纖放大器的研制成功基本解決了損耗的問題。經(jīng)過近年來的研究，光纖光柵色散補償器已經(jīng)基本解決了光纖傳輸系統(tǒng)中的色散問題。由于色散在光脈沖中紅藍移分量之間產(chǎn)生的距離差，經(jīng)過光柵后，滯后的紅移分量便會趕上藍移分量，這樣就消除了色散效應。 （4）光分插復用器（OADM） 光分插復用器實際是合波器與分波器的組合。也就是說OADM在光域內(nèi)實現(xiàn)了傳統(tǒng)的SDH設備中電的分插復用器在時域中的功能。 這種基于光纖光柵的OADM實現(xiàn)方案已經(jīng)是目前普遍采用的一種OADM結構。光終端復接器是基于WDM全光網(wǎng)系統(tǒng)中不可缺少的設備。它可以實現(xiàn)在一根光纖中傳輸多個波長的信道，并在終端將不同的波長分別解出。 圖25：光纖光柵型波分復用器原理圖由于均勻光纖光柵具有良好的濾波性能，并且有較窄的帶寬。如圖5所示，光纖光柵的中心波長分別為λ1，λ2，…，λn。波長變換技術是把光信號從一個波長轉換為另一個波長的一種手段，它可以實現(xiàn)波長重用、波長路由、波長選擇開關和全光交換等功能。 圖26：基于光纖光柵的波長轉換器圖26所示為一種新近報道的基于光纖光柵的波長轉換器，F(xiàn)BGECL是由光纖光柵和腔面增透的FP（法布里珀羅）腔激光器管芯所構成的外腔激光器。從功率探測器（PD）端探測到的光譜可以看出，當信號光（λ1）的注入引起激光器（λ0）波長輸出功率的下降，因而把輸入光信號轉移到 （λ0）波長上。 第三章 光纖光柵的應用前景 光柵技術及拉曼光纖放大器發(fā)展應用光纖布拉格光柵是一小段光纖，一般幾毫米長，其纖芯折射率經(jīng)兩束相互干涉的紫外光照射后產(chǎn)生周期性地調制，干涉條紋周期由兩光束之間的夾角決定。這就意味著將纖芯直接曝光于紫外光下將導致芯折射率永久性變化。該共振波長稱為布拉格波長λB=2neff∧, neff為光纖的有效折射率。光纖布拉格光柵的反射、透射和色散特性可以根據(jù)需要，制作成各種各樣的形式，反射譜的邊?？梢酝ㄟ^調制強度的漸變得到抑制,線性調頻光柵可以增加帶寬并獲得大的色散,波動光柵可以在光譜的中心產(chǎn)生凹陷,從而制成光纖光柵帶通濾波器，光纖光柵在光纖通信中有廣泛的應用。經(jīng)波分復用后若干個波長的信息流(假設為λλ……λ7)從端口1輸入,若光柵的共振波長為λ4,則λ4的光將在端口2出現(xiàn),而其余的光將在端口4輸出。由于復用和解復用的固有對稱性,可以使用這種器件作為波分復用器，此時,λ4波長的光從端口3輸入,與從端口1輸入的已復用的其他波長的光復用,從端口4輸出。 光纖光柵的波分復用解復用器有較低的插損,現(xiàn)在歐美有些廠商可提供50GHZ、100GHZ的8－120通道的光纖光柵波分復用器，插損指標遠低于同類 AWG產(chǎn) 品。光柵的濾波特性可制作GFF（增益平坦濾波器），可廣泛應用于DWDM 光纖 放大器32通道及以上，目前除Thin Fil技術，光纖光柵也是較好的選擇方案之一。光纖光柵相當于一個窄帶的濾波器或反射鏡。利用這一特性可制成用以檢測多種參量的光纖傳感器和光纖傳感網(wǎng)。隨著光纖光柵寫入技術和傳感器封裝技術的不斷完善,一些光纖光柵傳感器已開始規(guī)?；a(chǎn)。本課題先介紹了光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展歷史，以及紫光寫入技術的發(fā)展和一些光纖光柵的制作方法。重點介紹了光纖光柵在光通信、傳感器以及測量等方面的應用，最后簡單概述了一下光纖光柵未來的發(fā)展前景。 在這里特別感謝指導我進行畢業(yè)設計的老師，他給予我耐心的指導、幫助并在設計中給我提供了寶貴的經(jīng)驗。參 考 文 獻1) 徐公權, 段鯤, 廖光裕等譯. 光纖通信技術[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 20022) 李玉權, 崔敏, 浦濤等譯. 光纖通信(第三版)[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 20023) 張寶富等. 全光網(wǎng)絡[M]. 北京: 人民郵電出版社, 20024) 馬聲全. 高速光纖通信ITUTT規(guī)范與系統(tǒng)設計[M]. 北京: 北京郵電大學出版社, 2002Behzad Razavi. 光通信集成電路設計(影印版)[M]. 北京5) : 清華大學出版社, 20056) Govind P. Agrawal. 光纖通信系統(tǒng)(影印版)[M]. 北京: 清華大學出版社, 20047) 徐榮, 龔倩譯. 多波長光網(wǎng)絡[M]. 北京: 人民郵電出版社, 20018) Frist International Conference on Optic Fiber Sensors。 24
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