光纤光栅型光分插复用器研究-光学工程专业论文.docxVIP

南 京 邮 电 大 学 硕士学位论文摘要 学科、专业： 光学工程 研 究 方 向：光纤通信与光波技术 作 者： 罗华栋 Y003091006 指 导 教 师：黄勇林 教授 题 目： 光纤光栅型光分插复用器研究 英 文 题 目：Research of Optical Add-Drop Multiplexer Based on Fiber Bragg Grating 主 题 词： 光纤布拉格光栅，光分插复用器，环形器， 马赫-曾德尔干涉仪，取样光栅 Keywords: Fiber Bragg Grating, Optical Add-Drop Multiplexer, Circulator, Mach-Zehnder Interferometers, Sampled Fiber Bragg Grating I I 南京邮电大学硕士学位论文 摘要 摘 要 近年来，随着全光通信网的迅速发展，光分插复用器（OADM）作为 WDM 光网络的关 键器件之一，一直是国内外广泛关注的焦点。OADM 的结构方案有很多种，其中基于光纤光 栅 OADM 因其插入损耗低、结构简单和与偏振无关等特点，在未来的光传送网中将会有广阔 的应用前景。 本文以光纤光栅型 OADM 为研究对象，分别研究了基于光纤光栅和环形器的 OADM 以 及基于光纤光栅和马赫-曾德尔干涉仪的 OADM，完成的主要工作有： 1、首先对常见的几种 OADM 结构做了简单介绍，综述了光纤光栅近年来的发展和应用。 接着从光纤的光敏特性和光栅的光学特性入手，详细推导了耦合模理论的一些重要结论，导 出了光纤布拉格光栅的一般反射率公式，重点介绍了用于分段分析光纤光栅的传输矩阵理论， 然后讨论了几种重要的切趾方法，简要模拟分析了它们的异同，最后介绍了光纤光栅的调谐 技术。 2、对三种基于光纤光栅和环形器的 OADM 结构做了研究和仿真实验。首先对单个可调 谐光纤光栅和两个环形器的 OADM（I 型）做了结构分析和仿真实验；其次设计了基于四光 纤光栅级联和环形器的新型 OADM（II 型），并对此结构分别做了满负荷和未满负荷两组仿 真实验，结果显示，除了能成功实现四波长同时上下载外，未满负荷（两波长上下载）运行 时比满负荷时要减少 2dB 左右串扰；最后提出基于光纤光栅和 11 端口环形器的新型 OADM （III 型），仿真结果显示，III 型 OADM 在减少系统损耗的作用上明显优于 I 型和 II 型 OADM， 仅大约为 0.5dB。 3、对基于光纤光栅和马赫-曾德尔干涉仪的 OADM 做了研究。首先在理论分析了马赫- 曾德尔干涉仪的基本输出特性后，对基于均匀光纤光栅和马赫-曾德尔干涉仪的 OADM 进行 了理论分析，通过重点讨论器件的分光效率和隔离度，得到 OADM 最佳结构参数，随后利用 这些参数对其输出特性做了数值模拟，最后通过仿真实验验证了其性能。其次，提出基于取 样光栅和马赫-曾德尔干涉仪的 OADM 新结构，随后对此结构做了理论推导和数值模拟，得 到了 16 信道下载谱和 29 信道下载谱，并应用了切趾技术对这两个下载谱做了优化。 关键词：光纤光栅，光分插复用器，环形器，马赫-曾德尔干涉仪，取样光栅 II II 南京邮电大学硕士学位论文 Abstract ABSTRACT At present, with the development of optical communication networks, as one of the key devices of WDM optical network, Optical Add-Drop Multiplexer (OADM) has been the focus of attention. Among OADM structure forms, OADM based on fiber Bragg grating (FBG) has the advantages of low loss, simple structure and insensitive polarization, these advantages make it has a broad application prospects in the all-optical communication network. This paper focuses on the OADM based on fiber grating, respectively studies one based on FBG and circulator and the other one based on FBG and Mach-Zehnder Interferometers (MZI)