基于少模光纖的模式轉換器和光纖激光器的研究
發(fā)布時間：2020-12-18 23:26
模分復用技術是大幅提升通信系統(tǒng)傳輸容量的有效手段之一。模式轉換器是線偏振模式、軌道角動量模式和矢量模式復用系統(tǒng)中的關鍵器件,基于少模光纖的模式轉換器具有結構簡單、體積小、轉換效率高、與光纖系統(tǒng)兼容性好等優(yōu)點,是模分復用系統(tǒng)的良好選擇。多波長光纖激光器是密集波分復用系統(tǒng)的理想光源,相比于半導體激光器陣列能有效降低系統(tǒng)的復雜性和成本;而單縱模窄線寬光纖激光器因其光束質量好、線寬窄的優(yōu)點同樣可應用于密集波分復用系統(tǒng),同時在長距離光纖傳感、激光雷達、相干光通信領域有廣闊的應用前景。少模光纖激光器可輸出高階線偏振模式、矢量模式,應用于模分復用系統(tǒng)可降低系統(tǒng)復雜性,提高模式復用靈活性。將少模光纖激光器與多波長或窄線寬光纖激光器相結合,可制作應用于波分-模分混合復用系統(tǒng)的光纖激光器。本論文在中央高�；究蒲袠I(yè)務費專題項目、“973”項目和國家自然科學基金等項目的支持下,取得如下研究成果:（1）從耦合模理論出發(fā)研究了模式選擇耦合器的原理和特性,分析了耦合器結構參數對模式耦合的影響。利用本實驗室的MCVD（Modified Chemical Vapor Deposition）設備制作了雙模光纖,并利用熔...
【文章來源】：北京交通大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：136 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１－１．商用波分復用系統(tǒng)頻譜效率［２１］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１．?Ｓｐｅｃｔｒａｌ?ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ?ＷＤＭ?ｓｙｓｔｅｍｓ．??
少模光纖主要分為階躍型和漸變型兩大類，以此為基礎進行變化設計可以演變出??多種類型的折射率分布，例如多芯層型、環(huán)芯型、環(huán)芯空心型、帶輔助溝道型等，??如圖１－３所示。階躍型少模光纖可以實現較低的模間串擾，但是具有較大的ＤＭＧＤ。??漸變型少模光纖具有較低的ＤＭＧＤ，尤其是帶輔助溝道型的少模光纖可以使??ＤＭＧＤ保持一極低值。因此，設計具有新型纖芯形狀和折射率分布的少模光纖以??５??
＼?／?ｍ?￣￣?／?■ｉｉＨＢ??圖１－５．光纖型模式轉換器：（ａ）長周期光纖光柵；（ｂ）模式選擇耦合器；（ｃ）光子燈籠??Ｆｉｇｕｒｅ?１－５．?Ａｌｌ－ｆｉｂｅｒ?ｍｏｄｅ?ｃｏｎｖｅｎｔｅｒｓ：?（ａ）?ｌｏｎｇ?ｐｅｒｉｏｄ?ｆｉｂｅｒ?ｇｒａｔｉｎｇ；?（ｂ）?ｍｏｄｅ?ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ?ｃｏｕｐｌｅｒ；?（ｃ）??ｐｈｏｔｏｎｉｃ?ｌａｎｔｅｒｎｓ??長周期光纖光柵是一種常用的選擇性模式轉換器，光柵條紋形式包括垂直型??和傾斜型，可以實現前向不同模式之間的能量耦合。１９８４年，美國斯坦福大學的??Ｒ．?Ｃ．?Ｙｏｕｎｇｑｕｉｓｔ等人首次利用帶有周期性凹槽的刻蝕板壓在少模光纖上，引入機??械應力，彈光效應使光纖折射率產生周期性變化，從而形成長周期光柵實現基模??到二階模的轉換［９２］。２０１５年，南開大學的ＢｉａｏＷａｎｇ等人用高頻Ｃ〇２激光在少模??光纖上刻蝕出長周期光柵，實現了?ＬＰｍ模式到ＬＰｕ模式的轉換［６２１。華中科技大學??的Ｓｈｕｈｕｉ?Ｌｉ等人用機械長周期光柵得到ＬＰｕ模式，再用兩塊金屬板擠壓少模光纖??改變兩個正交高階模之間的相位差
【參考文獻】：
期刊論文
[1]High-order mode lasing in all-FMF laser cavities[J]. TENG WANG,AO YANG,FAN SHI,YIPING HUANG,JIANXIANG WEN,XIANGLONG ZENG. Photonics Research. 2019(01)
[2]Wavelength-switchable vortex beams based on a polarization-dependent microknot resonator[J]. JINQIU ZHENG,AO YANG,TENG WANG,XIANGLONG ZENG,NING CAO,MEI LIU,FUFEI PANG,TINGYUN WANG. Photonics Research. 2018(05)
[3]Generation of cylindrical vector beams in a mode-locked fiber laser using a mode-selective coupler[J]. 蔡宇,汪杰,張嬌嬌,萬洪丹,張祖興,張琳. Chinese Optics Letters. 2018(01)
[4]信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）[J]. 中國電信業(yè). 2017(02)
[5]Self-starting passively mode-locked all fiber laser based on carbon nanotubes with radially polarized emission[J]. Yong Zhou,Jian Lin,Xiaoqiang Zhang,Lixin Xu,Chun Gu,Biao Sun,Anting Wang,Qiwen Zhan. Photonics Research. 2016(06)
[6]200Gbps超高速PDM-16QAM光通信系統(tǒng)[J]. 趙環(huán),劉毓. 新型工業(yè)化. 2016(09)
[7]5G移動通信網絡關鍵技術綜述[J]. 趙國鋒,陳婧,韓遠兵,徐川. 重慶郵電大學學報(自然科學版). 2015(04)
[8]5G移動通信發(fā)展趨勢與若干關鍵技術[J]. 尤肖虎,潘志文,高西奇,曹淑敏,鄔賀銓. 中國科學:信息科學. 2014(05)
[9]Design and optimization of weakly-coupled few-mode fiber with low nonlinearity[J]. 劉俊彥,張杰,韓佳巍,高冠軍,趙永利,顧畹儀. Chinese Optics Letters. 2014(03)
[10]寬帶中國戰(zhàn)略下的光通信技術發(fā)展趨勢[J]. 張海懿. 電信技術. 2013(01)
博士論文
[1]特種光纖及光纖中渦旋光的研究[D]. 姜有超.北京交通大學 2018
[2]柱矢量光纖激光器及應用研究[D]. 顏珂.中國科學技術大學 2018
[3]模分復用光傳輸關鍵技術研究[D]. 于大偉.華中科技大學 2017
[4]軸對稱矢量光束光纖激光器脈沖產生及效率增強[D]. 周勇.中國科學技術大學 2017
[5]新型窄線寬光纖激光器與光纖傳感器的研究[D]. 尹彬.北京交通大學 2016
[6]新型少模光纖波導特性分析及其器件的研制[D]. 梁驍.北京交通大學 2016
[7]新型大模場直徑彎曲不敏感單模及少模光纖的研究[D]. 林楨.北京交通大學 2014
[8]多波長、單縱模光纖激光器的研究[D]. 馮素春.北京交通大學 2010
本文編號：2924793
【文章來源】：北京交通大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：136 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１－１．商用波分復用系統(tǒng)頻譜效率［２１］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１．?Ｓｐｅｃｔｒａｌ?ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ?ＷＤＭ?ｓｙｓｔｅｍｓ．??
少模光纖主要分為階躍型和漸變型兩大類，以此為基礎進行變化設計可以演變出??多種類型的折射率分布，例如多芯層型、環(huán)芯型、環(huán)芯空心型、帶輔助溝道型等，??如圖１－３所示。階躍型少模光纖可以實現較低的模間串擾，但是具有較大的ＤＭＧＤ。??漸變型少模光纖具有較低的ＤＭＧＤ，尤其是帶輔助溝道型的少模光纖可以使??ＤＭＧＤ保持一極低值。因此，設計具有新型纖芯形狀和折射率分布的少模光纖以??５??
＼?／?ｍ?￣￣?／?■ｉｉＨＢ??圖１－５．光纖型模式轉換器：（ａ）長周期光纖光柵；（ｂ）模式選擇耦合器；（ｃ）光子燈籠??Ｆｉｇｕｒｅ?１－５．?Ａｌｌ－ｆｉｂｅｒ?ｍｏｄｅ?ｃｏｎｖｅｎｔｅｒｓ：?（ａ）?ｌｏｎｇ?ｐｅｒｉｏｄ?ｆｉｂｅｒ?ｇｒａｔｉｎｇ；?（ｂ）?ｍｏｄｅ?ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ?ｃｏｕｐｌｅｒ；?（ｃ）??ｐｈｏｔｏｎｉｃ?ｌａｎｔｅｒｎｓ??長周期光纖光柵是一種常用的選擇性模式轉換器，光柵條紋形式包括垂直型??和傾斜型，可以實現前向不同模式之間的能量耦合。１９８４年，美國斯坦福大學的??Ｒ．?Ｃ．?Ｙｏｕｎｇｑｕｉｓｔ等人首次利用帶有周期性凹槽的刻蝕板壓在少模光纖上，引入機??械應力，彈光效應使光纖折射率產生周期性變化，從而形成長周期光柵實現基模??到二階模的轉換［９２］。２０１５年，南開大學的ＢｉａｏＷａｎｇ等人用高頻Ｃ〇２激光在少模??光纖上刻蝕出長周期光柵，實現了?ＬＰｍ模式到ＬＰｕ模式的轉換［６２１。華中科技大學??的Ｓｈｕｈｕｉ?Ｌｉ等人用機械長周期光柵得到ＬＰｕ模式，再用兩塊金屬板擠壓少模光纖??改變兩個正交高階模之間的相位差
【參考文獻】：
期刊論文
[1]High-order mode lasing in all-FMF laser cavities[J]. TENG WANG,AO YANG,FAN SHI,YIPING HUANG,JIANXIANG WEN,XIANGLONG ZENG. Photonics Research. 2019(01)
[2]Wavelength-switchable vortex beams based on a polarization-dependent microknot resonator[J]. JINQIU ZHENG,AO YANG,TENG WANG,XIANGLONG ZENG,NING CAO,MEI LIU,FUFEI PANG,TINGYUN WANG. Photonics Research. 2018(05)
[3]Generation of cylindrical vector beams in a mode-locked fiber laser using a mode-selective coupler[J]. 蔡宇,汪杰,張嬌嬌,萬洪丹,張祖興,張琳. Chinese Optics Letters. 2018(01)
[4]信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）[J]. 中國電信業(yè). 2017(02)
[5]Self-starting passively mode-locked all fiber laser based on carbon nanotubes with radially polarized emission[J]. Yong Zhou,Jian Lin,Xiaoqiang Zhang,Lixin Xu,Chun Gu,Biao Sun,Anting Wang,Qiwen Zhan. Photonics Research. 2016(06)
[6]200Gbps超高速PDM-16QAM光通信系統(tǒng)[J]. 趙環(huán),劉毓. 新型工業(yè)化. 2016(09)
[7]5G移動通信網絡關鍵技術綜述[J]. 趙國鋒,陳婧,韓遠兵,徐川. 重慶郵電大學學報(自然科學版). 2015(04)
[8]5G移動通信發(fā)展趨勢與若干關鍵技術[J]. 尤肖虎,潘志文,高西奇,曹淑敏,鄔賀銓. 中國科學:信息科學. 2014(05)
[9]Design and optimization of weakly-coupled few-mode fiber with low nonlinearity[J]. 劉俊彥,張杰,韓佳巍,高冠軍,趙永利,顧畹儀. Chinese Optics Letters. 2014(03)
[10]寬帶中國戰(zhàn)略下的光通信技術發(fā)展趨勢[J]. 張海懿. 電信技術. 2013(01)
博士論文
[1]特種光纖及光纖中渦旋光的研究[D]. 姜有超.北京交通大學 2018
[2]柱矢量光纖激光器及應用研究[D]. 顏珂.中國科學技術大學 2018
[3]模分復用光傳輸關鍵技術研究[D]. 于大偉.華中科技大學 2017
[4]軸對稱矢量光束光纖激光器脈沖產生及效率增強[D]. 周勇.中國科學技術大學 2017
[5]新型窄線寬光纖激光器與光纖傳感器的研究[D]. 尹彬.北京交通大學 2016
[6]新型少模光纖波導特性分析及其器件的研制[D]. 梁驍.北京交通大學 2016
[7]新型大模場直徑彎曲不敏感單模及少模光纖的研究[D]. 林楨.北京交通大學 2014
[8]多波長、單縱模光纖激光器的研究[D]. 馮素春.北京交通大學 2010
本文編號：2924793
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