基于微結(jié)構(gòu)光纖的全光功能器件研究.pdf

1、本論文工作是圍繞以下項(xiàng)目展開(kāi)的：以任曉敏教授為首席科學(xué)家的國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）項(xiàng)目“新一代通信光電子集成器件及光纖的重要結(jié)構(gòu)工藝創(chuàng)新與基礎(chǔ)研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2003CB314900）：國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目“光子晶體光纖及器件的研制與開(kāi)發(fā)”（項(xiàng)目編號(hào)：2007AA03Z447）；教育部科學(xué)技術(shù)重大研究項(xiàng)目“基于微結(jié)構(gòu)光纖的新一代光通信器件及系統(tǒng)”（項(xiàng)目編號(hào)：104046）和教育部“高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計(jì)劃”（簡(jiǎn)稱“111計(jì)

2、劃”）（項(xiàng)目編號(hào)：B07005）。
　　 微結(jié)構(gòu)光纖（Microstructured Fibers，MFs）以其特殊的色散、非線性特性向人們展示了一個(gè)充滿想象的應(yīng)用前景。近年來(lái)，關(guān)于微結(jié)構(gòu)光纖的設(shè)計(jì)、制造以及應(yīng)用己成為研究熱點(diǎn)。同時(shí)，隨著全光通信概念的提出，基于全光的中繼再生、信息處理、波長(zhǎng)變換、碼型變換以及色散補(bǔ)償?shù)纫呀?jīng)成為全光通信的核心技術(shù)。本文的主要內(nèi)容就是圍繞利用微結(jié)構(gòu)光纖的優(yōu)異特性來(lái)完成全光通信中的幾個(gè)核心技術(shù)展開(kāi)的。

3、微結(jié)構(gòu)光纖中微米量級(jí)的可控結(jié)構(gòu)使得基于微結(jié)構(gòu)光纖的全光功能器件在高度集成中占有極大優(yōu)勢(shì)。
　　 本論文的主要工作有以下幾個(gè)方面：
　　 1.全面研究了微結(jié)構(gòu)光纖（MFs）的損耗、色散、偏振、非線性等特性，與單模光纖的耦合、熔接，以及微結(jié)構(gòu)光纖的分類和分析方法。
　　 2.實(shí)驗(yàn)完成了基于MF中自相位調(diào)制（SPM）效應(yīng)的全光2R再生。對(duì)10Gb/s的脈沖光信號(hào)進(jìn)行了高質(zhì)量的全光再生，信號(hào)消光比從3.0dB提高到12.

4、0dB，峰值抖動(dòng)從0.8降低到0.05。同時(shí)實(shí)驗(yàn)研究了一路光信號(hào)向20nm波長(zhǎng)范圍的光組播。此外還設(shè)計(jì)了兩種分別基于概率運(yùn)算原理和光折變效應(yīng)的全光時(shí)鐘提取方案，這兩種方案都可以克服大隨機(jī)時(shí)延抖動(dòng)。
　　 3.實(shí)驗(yàn)研究了基于MF的全光NOLM型光開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)消光比達(dá)到21.3dB，開(kāi)關(guān)速率達(dá)到10Gb/s，插入損耗為4.7dB。
　　 4.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了基于MF中的超連續(xù)譜的DWDM光源的可行性。對(duì)于1525nm到1575nm

5、范圍內(nèi)，幾十個(gè)特定波長(zhǎng)分別濾波，得到良好的光源信號(hào)。在1562nm處，調(diào)節(jié)濾波帶寬，觀察到了信號(hào)從脈沖向連續(xù)信號(hào)的演變過(guò)程。
　　 5.完成了基于四波混頻（FWM）效應(yīng)的全光波長(zhǎng)變換實(shí)驗(yàn)，轉(zhuǎn)換帶寬為1558nm～1574nm，轉(zhuǎn)換效率在-19.8dB到-28.7dB之間。完成了基于MF中的四波混頻（FWM）的全光波長(zhǎng)變換和碼型轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)，將波長(zhǎng)為1550.1nm、傳輸速率為10Gb/s的NRZ光信號(hào)成功轉(zhuǎn)換成了波長(zhǎng)為1561nm的

6、RZ光信號(hào)。分析了WDM信號(hào)向OTDM信號(hào)的變換，理論上推導(dǎo)出了WDM+OTDM復(fù)用方案中的波長(zhǎng)利用率
　　 6.實(shí)驗(yàn)上完成了基于MF中的SPM效應(yīng)的四進(jìn)制信號(hào)向二進(jìn)制信號(hào)的全光轉(zhuǎn)換。將10Gb/s的四進(jìn)制光信號(hào)轉(zhuǎn)換為20Gb/s的二進(jìn)制信號(hào)，轉(zhuǎn)換信號(hào)的消光比約3.2dB。
　　 7.與他人合作，完成了基于微結(jié)構(gòu)光纖的寬帶色散補(bǔ)償。對(duì)優(yōu)選的MF進(jìn)行了色散測(cè)量，測(cè)量結(jié)果表明：在120nm（1520nm-1640nm）范圍內(nèi)