相位取樣型光纖光柵多信道幅頻與相頻濾波性能研究.pdf

1、光纖光柵具有靈活的濾波性能、易于光纖系統(tǒng)融合、插入損耗低、制作簡單等特點(diǎn)，因而成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。相位取樣光纖光柵是光纖光柵技術(shù)不斷發(fā)展的產(chǎn)物，不但頻譜上表現(xiàn)出梳狀的多信道，而且通過對(duì)折射率分布的相位、幅度等進(jìn)行調(diào)制可以得到更多新穎的頻譜特性，因此在濾波、傳感、動(dòng)態(tài)色散補(bǔ)償?shù)阮I(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本文以此背景為切入點(diǎn)選題，著重研究和分析了基于相位取樣型光纖光柵的常規(guī)帶寬多信道濾波器和窄帶多信道濾波器的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)。
　　

2、首先，分析了取樣光纖光柵的結(jié)構(gòu)和常用的光纖光柵理論模型（傅里葉級(jí)數(shù)模型），在此基礎(chǔ)上結(jié)合傳輸矩陣法仿真分析了取樣周期、占空比、折射率調(diào)制值等對(duì)取樣光纖光柵頻譜特性的影響，同時(shí)對(duì)相位取樣光纖光柵折射率調(diào)制過程及分析方法進(jìn)行簡單的介紹。
　　其次，利用模擬退火算法設(shè)計(jì)出了常規(guī)帶寬多信道光纖光柵濾波器。從離散型和連續(xù)型相位取樣原理出發(fā)，結(jié)合模擬退火算法分別實(shí)現(xiàn)了離散型和連續(xù)型相位取樣情況下相位值優(yōu)化分布結(jié)果，設(shè)計(jì)出的常規(guī)帶寬多信道濾波器

3、的幅頻響應(yīng)表現(xiàn)為具有較好的一致性且衍射效率較高;離散取樣下設(shè)計(jì)得到的9信道和連續(xù)取樣下設(shè)計(jì)得到5信道的3dB帶寬分別為0.15nm、0.18nm。每個(gè)信道的時(shí)延譜是平坦的，為了拓展其相位處理能力，考慮引入線線性啁啾。相頻響應(yīng)表現(xiàn)為每個(gè)信道對(duì)應(yīng)的時(shí)延譜中出現(xiàn)了一定的線性區(qū)域，通過數(shù)值擬合，得到離散和連續(xù)取樣情況下的色散值分別為540～570ps/nm之間和680～720ps/nm之間，可用于色散補(bǔ)償。另外，每個(gè)信道的3dB帶寬明顯增加了。

4、
　　最后，為設(shè)計(jì)得到窄帶多信道濾波器，分別在離散型和連續(xù)型取樣多信道光纖光柵中引入單個(gè)或多個(gè)π相移，進(jìn)而在每個(gè)信道內(nèi)形成一個(gè)窄帶透射峰，即;獲得了多個(gè)窄帶透射信道。隨著相移數(shù)目的增加，窄帶透射信道的幅頻響應(yīng)表現(xiàn)為每個(gè)信道對(duì)應(yīng)的3dB帶寬在增加。以9信道濾波器為例，單個(gè)相移時(shí)的幅頻響應(yīng)帶寬達(dá)到1GHz;多個(gè)相移時(shí)的幅頻響應(yīng)帶寬約為6GHz，同時(shí)形狀系數(shù)得到改善。相頻響應(yīng)表現(xiàn)為引入相移后出現(xiàn)了波動(dòng)，隨著相移數(shù)目的增加，波動(dòng)趨于平穩(wěn)。