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目展開的：以任曉敏教授為首席科學家的國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）項目“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”（項目編號：2003CB314900）：國家863計劃項目“光子晶體光纖及器件的研制與開發(fā)”（項目編號：2007AA03Z447）；教育部科學技術(shù)重大研究項目“基于微結(jié)構(gòu)光纖的新一代光通信器件及系統(tǒng)”（項目編號：104046）和教育部“高等學校學科創(chuàng)新引智計劃”（簡稱“111計

2、劃”）（項目編號：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充滿想象的應用前景。近年來，關(guān)于微結(jié)構(gòu)光纖的設(shè)計、制造以及應用己成為研究熱點。同時，隨著全光通信概念的提出，基于全光的中繼再生、信息處理、波長變換、碼型變換以及色散補償?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)異特性來完成全光通信中的幾個核心技術(shù)展開的。

3、微結(jié)構(gòu)光纖中微米量級的可控結(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。
　　 本論文的主要工作有以下幾個方面：
　　 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.實驗完成了基于MF中自相位調(diào)制（SPM）效應的全光2R再生。對10Gb/s的脈沖光信號進行了高質(zhì)量的全光再生，信號消光比從3.0dB提高到12.

4、0dB，峰值抖動從0.8降低到0.05。同時實驗研究了一路光信號向20nm波長范圍的光組播。此外還設(shè)計了兩種分別基于概率運算原理和光折變效應的全光時鐘提取方案，這兩種方案都可以克服大隨機時延抖動。
　　 3.實驗研究了基于MF的全光NOLM型光開關(guān)，該開關(guān)消光比達到21.3dB，開關(guān)速率達到10Gb/s，插入損耗為4.7dB。
　　 4.實驗驗證了基于MF中的超連續(xù)譜的DWDM光源的可行性。對于1525nm到1575nm

5、范圍內(nèi)，幾十個特定波長分別濾波，得到良好的光源信號。在1562nm處，調(diào)節(jié)濾波帶寬，觀察到了信號從脈沖向連續(xù)信號的演變過程。
　　 5.完成了基于四波混頻（FWM）效應的全光波長變換實驗，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）的全光波長變換和碼型轉(zhuǎn)換實驗，將波長為1550.1nm、傳輸速率為10Gb/s的NRZ光信號成功轉(zhuǎn)換成了波長為1561nm的

6、RZ光信號。分析了WDM信號向OTDM信號的變換，理論上推導出了WDM+OTDM復用方案中的波長利用率
　　 6.實驗上完成了基于MF中的SPM效應的四進制信號向二進制信號的全光轉(zhuǎn)換。將10Gb/s的四進制光信號轉(zhuǎn)換為20Gb/s的二進制信號，轉(zhuǎn)換信號的消光比約3.2dB。
　　 7.與他人合作，完成了基于微結(jié)構(gòu)光纖的寬帶色散補償。對優(yōu)選的MF進行了色散測量，測量結(jié)果表明：在120nm（1520nm-1640nm）范圍內(nèi)