本文選題：新型特種光纖 + 彎曲不敏感��； 參考：《北京交通大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：隨著大容量、高速率、長距離光纖通信的快速發(fā)展,新型特種光纖及其相關(guān)器件越來越受到重視。而隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,用戶對于接入帶寬的需求也越來越大,傳統(tǒng)的ADSL寬帶接入方式已經(jīng)無法滿足用戶需求,光纖到戶(FTTH)成為了運營商解決"最后一公里"的最終形式,這對于光纖的彎曲性能提出了很高的要求。400G光網(wǎng)絡(luò)正在逐步部署,其中一個技術(shù)要求便是光源,多波長光纖激光器由于結(jié)構(gòu)緊湊、成本低等優(yōu)勢成為了研究熱點。本文在實驗室承擔的973項目、863項目和國家自然科學(xué)基金項目的支持下,對以上幾個方面做了研究工作,取得如下的研究成果:(1)分開討論了光纖制作過程中的各個步驟,分析了可能出現(xiàn)的問題。對利用MCVD法制作的兩種特種光纖——多包層大模場單模光纖和摻鉺扁光纖進行了簡單分析。其中多包層大模場單模光纖模場面積可以達到332μm2,截止波長控制在1350nm,可以保證在1550nm處單模傳輸。首創(chuàng)性提出摻鉺扁光纖,提出了制作扁光纖的工藝方法,為制作特殊幾何結(jié)構(gòu)纖芯的光纖提供了指導(dǎo)意義。(2)基于微擾法理論推導(dǎo)了彎曲不敏感光纖的彎曲損耗,并通過測量商用彎曲不敏感光纖的彎曲損耗進行了實驗驗證,實驗結(jié)果和計算結(jié)果較為吻合。對拋物線型芯子大模場有效面積彎曲不敏感光纖的參數(shù)進行了優(yōu)化,得出優(yōu)化參數(shù)下彎曲半徑為5mm時,1550nm處彎曲損耗可低至0.052dB/turn,模場面積可達260μm2�；诹Ｗ尤核惴▽﹄A躍型下陷層輔助型彎曲不敏感光纖進行了優(yōu)化,當截止波長為1260nm,彎曲半徑為3mm時,1550nm處彎曲損耗可低至0.044dB/turn,模場直徑可達8.9 μm。實際設(shè)計制作了一種階躍型下陷層輔助彎曲不敏感光纖,其截止波長為1263nm,模場直徑為10.7μm,色散為17.69ps/nm·km,彎曲半徑為5mm時,1550nm處的彎曲損耗低至0.05dB/turn。驗證了所制作光纖在滿足ITU-T關(guān)于彎曲不敏感光纖的建議的情況下,與商用Corning SMF、G657A和G657B相比,同條件下彎曲損耗分別能降低1～3個數(shù)量級,綜合性能完全占優(yōu)。(3)建立了一種基于摻鉺雙芯光纖(ED-TCF)和非線性偏振旋轉(zhuǎn)(NPR)效應(yīng)的可調(diào)諧多波長光纖激光器。通過調(diào)節(jié)偏振控制器,室溫下可以實現(xiàn)1-4個波長的激光輸出,波長數(shù)和波長位置均可調(diào)節(jié)。相鄰波長之間的間隔為1.1nm,各個波長的信噪比均高于43dB,3-dB帶寬小于0.06nm,各個波長峰值功率差別在2dB以內(nèi)。30分鐘的測試時間內(nèi)激光輸出的穩(wěn)定性較高,各波長的峰值功率抖動低于5dB,波長漂移小于O.01nm。(4)建立了一種基于摻鉺雙芯光纖(ED-TCF)和非線性光學(xué)環(huán)鏡(NOLM)的多波長光纖激光器。室溫下可以實現(xiàn)8個波長的穩(wěn)定輸出,相鄰波長之間的間隔為1.5nm,各個波長的信噪比均高于45dB,3-dB帶寬為0.09nm,各個波長峰值功率的差異在2dB以內(nèi)。30分鐘的測試時間內(nèi)激光輸出的穩(wěn)定性很高,各波長的峰值功率抖動低于0.4dB,波長漂移在0.015nm以內(nèi)。
[Abstract]:With the rapid development of large capacity, high speed and long distance optical fiber communication, new special optical fiber and its related devices have been paid more and more attention. With the development of Internet of things technology, users' demand for access bandwidth is also increasing. Traditional ADSL broadband access mode can no longer meet the needs of users. FTTHs have become the final form of operators to solve "last kilometer". This puts forward a very high requirement for the bending performance of fiber. 400G optical network is being deployed step by step. One of the technical requirements is the light source. Because of its compact structure and low cost, multi-wavelength fiber laser has become a research hotspot. In this paper, with the support of the 973 project and the National Natural Science Foundation of China, we have done some research work on the above aspects. The following research results have been obtained: 1) the steps in the fabrication process of optical fiber are discussed separately. The possible problems are analyzed. Two kinds of special fiber, multi-cladding large-mode single-mode fiber and erbium-doped flat fiber, which are fabricated by MCVD method, are simply analyzed. The single-mode fiber field area of multi-cladding large mode field can reach 332 渭 m ~ 2, and the cutoff wavelength is controlled at 1350 nm, which can guarantee the single-mode transmission at 1550nm. The erbium-doped flat fiber is first put forward, and the process of making flat fiber is put forward, which provides the guiding significance for the fabrication of fiber with special geometric structure. (2) based on the theory of perturbation method, the bending loss of bending insensitive fiber is deduced. The experimental results are verified by measuring the bending loss of commercial bending insensitive fibers. The experimental results are in good agreement with the calculated results. The parameters of a parabolic core with large mode field effective area bending insensitive fiber are optimized. When the bending radius is 5mm, the bending loss at 1550nm can be as low as 0.052dB / -turn. and the mode field area can reach 260 渭 m ~ (2). Based on particle swarm optimization (PSO) algorithm, the bending loss at 1550nm can be as low as 0.044dB / -turnaround, and the mode field diameter can reach 8.9 渭 m when the cut-off wavelength is 1260nm and the bending radius is 3mm. A step trapping layer assisted bending insensitive fiber is designed and fabricated. The cut-off wavelength is 1263 nm, the mode field diameter is 10.7 渭 m, the dispersion is 17.69ps/nm km, and the bending loss at 1550nm is as low as 0.05dB / -turnwhen the bending radius is 5mm. It is verified that the bending loss can be reduced by 1 ~ 3 orders of magnitude under the same conditions compared with commercial Corning SMFG657A and G657B under the condition of satisfying the ITU-T 's suggestion of bending insensitive fiber. A tunable multi-wavelength fiber laser based on Erbium-doped double-core fiber (ED-TCFC) and nonlinear polarization rotation (NPRR) effect is established. By adjusting the polarization controller, the laser output of 1-4 wavelengths can be realized at room temperature, and the number of wavelengths and the position of wavelengths can be adjusted. The interval between adjacent wavelengths is 1.1 nm, and the SNR of each wavelength is higher than 43dBU 3-dB bandwidth less than 0.06nm.The laser output stability is higher when the peak power difference of each wavelength is within 2dB for 30 minutes. The peak power jitter of each wavelength is less than 5dB and the wavelength drift is less than 0.01nm.nm.) A multi-wavelength fiber laser based on erbium-doped double-core fiber (ED-TCFC) and nonlinear optical loop mirror (NOLM) is established. Stable output of eight wavelengths can be achieved at room temperature. The interval between adjacent wavelengths is 1.5 nm, and the signal-to-noise ratio of each wavelength is higher than 45dB 3-dB bandwidth is 0.09nm. the difference of peak power of each wavelength is within 2dB. 30 minutes test time, the laser output stability is very high. The peak power jitter of each wavelength is less than 0.4 dB, and the wavelength drift is within 0.015nm.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN253

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本文編號：1876811