光纖光柵基器件的研制與應(yīng)用.pdf

1、光纖光柵從誕生以來(lái)，以其廣泛的應(yīng)用和良好的發(fā)展前景一直是國(guó)際上的研究熱點(diǎn)之一。國(guó)家863計(jì)劃的三項(xiàng)重大課題(“WDM超長(zhǎng)距離光傳輸技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)”No.2001AA122012，“多通道色散補(bǔ)償關(guān)鍵器件技術(shù)”No.2001AA312090，“色散、色散斜率和偏振模色散一體化自適應(yīng)補(bǔ)償技術(shù)”No.2001AA122063)都提出了對(duì)光柵進(jìn)行深入系統(tǒng)研究的要求。其中的超長(zhǎng)距離傳輸項(xiàng)目更是提出了將啁啾光纖光柵用于補(bǔ)償G.652光纖色散超過(guò)3

2、000km的極高要求，而已知報(bào)道中采用光柵進(jìn)行色散補(bǔ)償?shù)淖铋L(zhǎng)距離為840km。為達(dá)到項(xiàng)目要求，很多技術(shù)難題亟待解決。結(jié)合上述863項(xiàng)目的實(shí)施，本文對(duì)光纖光柵及其相關(guān)器件的制作工藝及應(yīng)用進(jìn)行了深入系統(tǒng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究，獲得的創(chuàng)新性成果如下： 1.深入分析了光纖光柵切趾技術(shù)的機(jī)理，指出了啁啾光纖光柵與均勻光纖光柵對(duì)切趾的不同要求，并且通過(guò)數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)，提出了一種能夠使啁啾光纖光柵獲得優(yōu)化性能的非對(duì)稱(chēng)切趾方法，即二階黃金分割切趾法。

3、與現(xiàn)有方法相比，該方法具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，重復(fù)性好的優(yōu)點(diǎn)。 2.研究了啁啾光纖光柵應(yīng)用于長(zhǎng)距離系統(tǒng)色散補(bǔ)償?shù)南嚓P(guān)問(wèn)題，包括光柵不理想特性、光源波長(zhǎng)不穩(wěn)定性、色散分布以及入纖功率等對(duì)系統(tǒng)性能的影響。與實(shí)驗(yàn)室內(nèi)其他師生共同合作，實(shí)現(xiàn)了10Gb/sNRZ信號(hào)在1500kmG.652光纖上的無(wú)誤碼傳輸，以及在3100kmG652光纖上加FEC后的無(wú)誤碼超長(zhǎng)距離傳輸，該系統(tǒng)中的色散補(bǔ)償模塊全部由自行研制的高性能大色散量啁啾光纖光柵制成。

4、 3.提出了一種使均勻光纖光柵形成啁啾的有效方法，該方法依賴(lài)于鍍?cè)诰鶆蚬鈻派系暮穸葷u變金屬膜，而電鍍法是厚度漸變金屬膜的可選制備方法之一。針對(duì)電鍍法鍍膜制備工藝的特點(diǎn)，提出了計(jì)算金屬鍍層截面積的數(shù)值方法。利用該方法結(jié)合理論分析結(jié)果，對(duì)厚度漸變金屬鍍膜光柵在拉力和溫度作用下的特性進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)研究。 4.深入分析比較了紫外均勻預(yù)曝光和后曝光對(duì)氫載光纖上寫(xiě)入光柵特性的影響。依據(jù)分析結(jié)論，提出了一種新的利用紫外預(yù)曝光制作啁

5、啾光纖光柵的實(shí)施方案。 5.提出了兩種新型取樣振幅掩模版的制作方案，其特征在于具有可變的取樣周期或可變的占空比，并進(jìn)行了理論與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。新型振幅版有利于提高取樣光柵制作的靈活性，降低制作成本，并有希望推進(jìn)具有軸向漸變?nèi)又芷诨蛘伎毡鹊奶厥馊庸饫w光柵制作技術(shù)的發(fā)展(該項(xiàng)技術(shù)正在申請(qǐng)專(zhuān)利中)。利用制成的取樣光纖光柵，實(shí)現(xiàn)了基于光纖結(jié)構(gòu)的、具有Vernier波長(zhǎng)調(diào)諧機(jī)制的可選波長(zhǎng)光纖激光器，并根據(jù)取樣光纖光柵的特點(diǎn)對(duì)這種調(diào)諧機(jī)制的實(shí)