1、基于超結構光纖光柵的多信道色散補償技術研究 報 告 人： 班 級： 指導教師： 2014年3月27日電氣工程學院畢業設計開題報告目錄目錄一、選題的背景和意義一、選題的背景和意義二、國內外研究現狀二、國內外研究現狀三、研究的基本內容及擬解決的主要問題三、研究的基本內容及擬解決的主要問題 四、研究步驟及措施四、研究步驟及措施 五、研究工作進度五、研究工作進度 選題背景與意義通信技術的進步。近年來，光纖通信通信技術的進步。近年來，光纖通信技術得到了長足的發展，新技術不斷涌現，技術得到了長足的發展，新技術不斷涌現，這大幅提高了通信能力，并使光纖通信的這大幅提高了通信能力，并使光纖通信的應用范圍不斷擴大

2、。而光纖通訊的發展是應用范圍不斷擴大。而光纖通訊的發展是以光纖為介質的，光纖的質量直接影響信以光纖為介質的，光纖的質量直接影響信號的傳輸。號的傳輸。 選題背景與意義 相對于現代的玻璃光纖的諸多不足，光纖光柵具相對于現代的玻璃光纖的諸多不足，光纖光柵具有許多優勢，而超結構光纖光柵除具有一般光纖光柵有許多優勢，而超結構光纖光柵除具有一般光纖光柵的優點之外，它還具有多個信道的反射和時延特性，的優點之外，它還具有多個信道的反射和時延特性，極好的波長選擇性，在它的反射譜圖中可得到精細的極好的波長選擇性，在它的反射譜圖中可得到精細的阻帶通帶相間排列的譜特性，且它有多個周期的反射阻帶通帶相間排列的譜特性，且

3、它有多個周期的反射峰，它的反射譜響應還具有通道多、通道間隔穩定、峰，它的反射譜響應還具有通道多、通道間隔穩定、通帶窄的獨特特性，在現代大容量高速率波分復用光通帶窄的獨特特性，在現代大容量高速率波分復用光纖通信網中有著廣闊的應用前景。超結構光纖光柵一纖通信網中有著廣闊的應用前景。超結構光纖光柵一直是人們研究的熱點，特別更具有優勢，幅度超結構直是人們研究的熱點，特別更具有優勢，幅度超結構光柵在頻域包絡上能夠實現為光柵在頻域包絡上能夠實現為sinc函數的形式，其頻函數的形式，其頻譜的第一級零點限制了能夠利用的信道數目。擴大信譜的第一級零點限制了能夠利用的信道數目。擴大信道數目的辦法就是超結構光纖光柵

4、，近來更是引起人道數目的辦法就是超結構光纖光柵，近來更是引起人們的重視。們的重視。 國內外研究現狀2.1 國外研究現狀國外用光纖作為傳輸媒體以實現光通信的思想起源于英籍、華裔學者高錕博士（K.C.Kao）在PIEE 雜志上發表論文光頻率的介質纖維表面波導，從理論上分析證明了其可能性。1970年1976年美國康寧公司三名科研人員美國康寧公司三名科研人員馬瑞爾、卡普隆、凱克用改馬瑞爾、卡普隆、凱克用改進型化學相沉積法（進型化學相沉積法（MCVD 法）成功研制成傳輸損耗只法）成功研制成傳輸損耗只有有20dB/km的低損耗石英光的低損耗石英光纖纖美國在亞特蘭大的貝爾實驗室地下管道開通美國在亞特蘭大的貝

5、爾實驗室地下管道開通了世界上第一條光纖通信系統的試驗線路了世界上第一條光纖通信系統的試驗線路 國內外研究現狀1978年1996年K.O.Hill等人首等人首先在摻鍺光纖中先在摻鍺光纖中采用駐波寫入法采用駐波寫入法制成世界上第一制成世界上第一只光纖光柵只光纖光柵各種波長的激光器研制成功各種波長的激光器研制成功,可實現多波長多通道的光纖可實現多波長多通道的光纖通信，這就是所謂波分復用通信，這就是所謂波分復用(WDM)技術技術 國內外研究現狀2.1 國內研究現狀 理論研究較多從從20世紀世紀90年代中后期年代中后期開展光纖光柵的研究工開展光纖光柵的研究工作。光纖光柵傳感器解作。光纖光柵傳感器解調技術

6、的研究主要集中調技術的研究主要集中于大學和科研院所，而于大學和科研院所，而且絕大多數都處于實驗且絕大多數都處于實驗室階段。以南開大學光室階段。以南開大學光纖中心和武漢理工大學纖中心和武漢理工大學光纖研究中心為代表光纖研究中心為代表實踐研究較少 1997年年,中國首個中國首個采用國際電信聯盟采用國際電信聯盟ITU-T SDH標準速率標準速率為為622 Mb/s光纖通信光纖通信線路在攀枝花建成；線路在攀枝花建成； 1999年年,中國首個中國首個WDM多波長光纖通多波長光纖通信線路在青島至濟南信線路在青島至濟南之間建成之間建成 研究的基本內容，擬解決的主要問題1 1、光纖通訊的現狀和發展、光纖通訊的

7、現狀和發展2 2、色散補償原理和色散補償技術、色散補償原理和色散補償技術3 3、光纖光柵的基本理論、光纖光柵的基本理論4 4、均勻超結構光柵，變跡超結構光柵和、均勻超結構光柵，變跡超結構光柵和啁啾超結構光柵的光譜特性分析啁啾超結構光柵的光譜特性分析5 5、對基于超結構光柵的色散補償技術進、對基于超結構光柵的色散補償技術進行行研究研究研究內容 研究的基本內容，擬解決的主要問題1、掌握超結構光柵的各類分析方法，重點掌握利用傳輸矩陣法對超結構光柵的研究2、采用定變量方法對超結構光柵的長度折射率調制量、采樣率進行分析，觀察取樣周期變跡和啁啾系數等參數對超結構光柵反射譜的影響規律3、研究超結構光柵的反射

8、譜特性4、研究中要使用到OptiGrating仿真軟件，要學會熟練使用5、完成相應的參數設置主要解決問題 研究步驟及措施 1、色散及其補償原理、色散及其補償原理 色散是由于光纖中所傳送信號的不同頻率成分或不色散是由于光纖中所傳送信號的不同頻率成分或不同模式成分的群速度不同，而引起傳輸信號畸變的一種同模式成分的群速度不同，而引起傳輸信號畸變的一種物理現象。在光纖中物理現象。在光纖中, ,脈沖色散越小，它所攜帶的信息脈沖色散越小，它所攜帶的信息容量就越大。其鏈路的色散累積直接影響系統的傳輸性容量就越大。其鏈路的色散累積直接影響系統的傳輸性能，這在波分復用能，這在波分復用(WDM)(WDM)系統中尤

9、為重要。系統中尤為重要。 色散補償的基本原理，是在通信系統中插入具有負色散補償的基本原理，是在通信系統中插入具有負色散系數的裝置，平衡掉系統中積累的色散，或者用脈色散系數的裝置，平衡掉系統中積累的色散，或者用脈沖壓縮工具將被展寬的脈沖壓窄。沖壓縮工具將被展寬的脈沖壓窄。 研究步驟及措施 2、取樣光柵基本原理取樣光柵基本原理 超結構超結構光纖光柵是對均勻光纖布拉格光柵按照一定的規律在光纖光柵是對均勻光纖布拉格光柵按照一定的規律在空間上進行采樣，其結構分布圖如圖所示。空間上進行采樣，其結構分布圖如圖所示。 取樣函數是周期為取樣函數是周期為 ，采樣率，采樣率 的矩形函數，的矩形函數， 為取樣長為取樣

10、長度度。ALALABLLRBLUniform gratingSam pled gratingLALB 3、傳輸矩陣、傳輸矩陣 用傳輸矩陣法從理論上計算了取樣光纖布拉格光柵的反射譜用傳輸矩陣法從理論上計算了取樣光纖布拉格光柵的反射譜特性，這種方法將光柵視為多層均勻薄膜的疊加，利用每一層的特性，這種方法將光柵視為多層均勻薄膜的疊加，利用每一層的傳輸矩陣相乘獲得了光柵的反射譜特性。傳輸矩陣相乘獲得了光柵的反射譜特性。均勻取樣光纖光柵的輸入和輸出關系表達式：均勻取樣光纖光柵的輸入和輸出關系表達式：式中式中F為二維傳輸矩陣為二維傳輸矩陣 4、 仿真軟件定為仿真軟件定為OptiGrating，要學會使，要學會使用軟件。主要的操作是調試相關參數，總結用軟件。主要的操作是調試相關參數，總結規律，最終得出相應的結論。規律，最終得出相應的結論。 5、 最后完成相應的繪圖工作。最后完成相應的繪圖工作。 1-41-4周：查閱文獻，閱讀資料；周：查閱文獻