1、基于超結(jié)構(gòu)光纖光柵的多信道色散補(bǔ)償技術(shù)研究 報(bào) 告 人： 班 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 2014年3月27日電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀三、研究的基本內(nèi)容及擬解決的主要問(wèn)題三、研究的基本內(nèi)容及擬解決的主要問(wèn)題 四、研究步驟及措施四、研究步驟及措施 五、研究工作進(jìn)度五、研究工作進(jìn)度 選題背景與意義通信技術(shù)的進(jìn)步。近年來(lái)，光纖通信通信技術(shù)的進(jìn)步。近年來(lái)，光纖通信技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，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(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大

2、。而光纖通訊的發(fā)展是應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。而光纖通訊的發(fā)展是以光纖為介質(zhì)的，光纖的質(zhì)量直接影響信以光纖為介質(zhì)的，光纖的質(zhì)量直接影響信號(hào)的傳輸。號(hào)的傳輸。 選題背景與意義 相對(duì)于現(xiàn)代的玻璃光纖的諸多不足，光纖光柵具相對(duì)于現(xiàn)代的玻璃光纖的諸多不足，光纖光柵具有許多優(yōu)勢(shì)，而超結(jié)構(gòu)光纖光柵除具有一般光纖光柵有許多優(yōu)勢(shì)，而超結(jié)構(gòu)光纖光柵除具有一般光纖光柵的優(yōu)點(diǎn)之外，它還具有多個(gè)信道的反射和時(shí)延特性，的優(yōu)點(diǎn)之外，它還具有多個(gè)信道的反射和時(shí)延特性，極好的波長(zhǎng)選擇性，在它的反射譜圖中可得到精細(xì)的極好的波長(zhǎng)選擇性，在它的反射譜圖中可得到精細(xì)的阻帶通帶相間排列的譜特性，且它有多個(gè)周期的反射阻帶通帶相間排列的譜特性，且

3、它有多個(gè)周期的反射峰，它的反射譜響應(yīng)還具有通道多、通道間隔穩(wěn)定、峰，它的反射譜響應(yīng)還具有通道多、通道間隔穩(wěn)定、通帶窄的獨(dú)特特性，在現(xiàn)代大容量高速率波分復(fù)用光通帶窄的獨(dú)特特性，在現(xiàn)代大容量高速率波分復(fù)用光纖通信網(wǎng)中有著廣闊的應(yīng)用前景。超結(jié)構(gòu)光纖光柵一纖通信網(wǎng)中有著廣闊的應(yīng)用前景。超結(jié)構(gòu)光纖光柵一直是人們研究的熱點(diǎn)，特別更具有優(yōu)勢(shì)，幅度超結(jié)構(gòu)直是人們研究的熱點(diǎn)，特別更具有優(yōu)勢(shì)，幅度超結(jié)構(gòu)光柵在頻域包絡(luò)上能夠?qū)崿F(xiàn)為光柵在頻域包絡(luò)上能夠?qū)崿F(xiàn)為sinc函數(shù)的形式，其頻函數(shù)的形式，其頻譜的第一級(jí)零點(diǎn)限制了能夠利用的信道數(shù)目。擴(kuò)大信譜的第一級(jí)零點(diǎn)限制了能夠利用的信道數(shù)目。擴(kuò)大信道數(shù)目的辦法就是超結(jié)構(gòu)光纖光柵

4、，近來(lái)更是引起人道數(shù)目的辦法就是超結(jié)構(gòu)光纖光柵，近來(lái)更是引起人們的重視。們的重視。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外用光纖作為傳輸媒體以實(shí)現(xiàn)光通信的思想起源于英籍、華裔學(xué)者高錕博士（K.C.Kao）在PIEE 雜志上發(fā)表論文光頻率的介質(zhì)纖維表面波導(dǎo)，從理論上分析證明了其可能性。1970年1976年美國(guó)康寧公司三名科研人員美國(guó)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(jìn)型化學(xué)相沉積法（進(jìn)型化學(xué)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(guó)在亞特蘭大的貝爾實(shí)驗(yàn)室地下管道開(kāi)通美國(guó)在亞特蘭大的貝

5、爾實(shí)驗(yàn)室地下管道開(kāi)通了世界上第一條光纖通信系統(tǒng)的試驗(yàn)線路了世界上第一條光纖通信系統(tǒng)的試驗(yàn)線路 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)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(xiě)入法采用駐波寫(xiě)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(zhǎng)的激光器研制成功各種波長(zhǎng)的激光器研制成功,可實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)多通道的光纖可實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)多通道的光纖通信，這就是所謂波分復(fù)用通信，這就是所謂波分復(fù)用(WDM)技術(shù)技術(shù) 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 理論研究較多從從20世紀(jì)世紀(jì)90年代中后期年代中后期開(kāi)展光纖光柵的研究工開(kāi)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(diào)技術(shù)

6、的研究主要集中調(diào)技術(shù)的研究主要集中于大學(xué)和科研院所，而于大學(xué)和科研院所，而且絕大多數(shù)都處于實(shí)驗(yàn)且絕大多數(shù)都處于實(shí)驗(yàn)室階段。以南開(kāi)大學(xué)光室階段。以南開(kāi)大學(xué)光纖中心和武漢理工大學(xué)纖中心和武漢理工大學(xué)光纖研究中心為代表光纖研究中心為代表實(shí)踐研究較少 1997年年,中國(guó)首個(gè)中國(guó)首個(gè)采用國(guó)際電信聯(lián)盟采用國(guó)際電信聯(lián)盟ITU-T SDH標(biāo)準(zhǔn)速率標(biāo)準(zhǔn)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(guó)首個(gè)中國(guó)首個(gè)WDM多波長(zhǎng)光纖通多波長(zhǎng)光纖通信線路在青島至濟(jì)南信線路在青島至濟(jì)南之間建成之間建成 研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題1 1、光纖通訊的現(xiàn)狀和發(fā)展、光纖通訊的

7、現(xiàn)狀和發(fā)展2 2、色散補(bǔ)償原理和色散補(bǔ)償技術(shù)、色散補(bǔ)償原理和色散補(bǔ)償技術(shù)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(jié)構(gòu)光柵，變跡超結(jié)構(gòu)光柵和、均勻超結(jié)構(gòu)光柵，變跡超結(jié)構(gòu)光柵和啁啾超結(jié)構(gòu)光柵的光譜特性分析啁啾超結(jié)構(gòu)光柵的光譜特性分析5 5、對(duì)基于超結(jié)構(gòu)光柵的色散補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)、對(duì)基于超結(jié)構(gòu)光柵的色散補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行行研究研究研究?jī)?nèi)容 研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題1、掌握超結(jié)構(gòu)光柵的各類(lèi)分析方法，重點(diǎn)掌握利用傳輸矩陣法對(duì)超結(jié)構(gòu)光柵的研究2、采用定變量方法對(duì)超結(jié)構(gòu)光柵的長(zhǎng)度折射率調(diào)制量、采樣率進(jìn)行分析，觀察取樣周期變跡和啁啾系數(shù)等參數(shù)對(duì)超結(jié)構(gòu)光柵反射譜的影響規(guī)律3、研究超結(jié)構(gòu)光柵的反射

8、譜特性4、研究中要使用到OptiGrating仿真軟件，要學(xué)會(huì)熟練使用5、完成相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置主要解決問(wèn)題 研究步驟及措施 1、色散及其補(bǔ)償原理、色散及其補(bǔ)償原理 色散是由于光纖中所傳送信號(hào)的不同頻率成分或不色散是由于光纖中所傳送信號(hào)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(hào)畸變的一種同模式成分的群速度不同，而引起傳輸信號(hào)畸變的一種物理現(xiàn)象。在光纖中物理現(xiàn)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(tǒng)的傳輸性容量就越大。其鏈路的色散累積直接影響系統(tǒng)的傳輸性能，這在波分復(fù)用能，這在波分復(fù)用(WDM)(WDM)系統(tǒng)中尤

9、為重要。系統(tǒng)中尤為重要。 色散補(bǔ)償?shù)幕驹恚窃谕ㄐ畔到y(tǒng)中插入具有負(fù)色散補(bǔ)償?shù)幕驹恚窃谕ㄐ畔到y(tǒng)中插入具有負(fù)色散系數(shù)的裝置，平衡掉系統(tǒng)中積累的色散，或者用脈色散系數(shù)的裝置，平衡掉系統(tǒng)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(jié)構(gòu)超結(jié)構(gòu)光纖光柵是對(duì)均勻光纖布拉格光柵按照一定的規(guī)律在光纖光柵是對(duì)均勻光纖布拉格光柵按照一定的規(guī)律在空間上進(jìn)行采樣，其結(jié)構(gòu)分布圖如圖所示。空間上進(jìn)行采樣，其結(jié)構(gòu)分布圖如圖所示。 取樣函數(shù)是周期為取樣函數(shù)是周期為 ，采樣率，采樣率 的矩形函數(shù)，的矩形函數(shù)， 為取樣長(zhǎng)為取樣

10、長(zhǎng)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(jì)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(jì)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(guān)系表達(dá)式：均勻取樣光纖光柵的輸入和輸出關(guān)系表達(dá)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(xué)會(huì)使，要學(xué)會(huì)使用軟件。主要的操作是調(diào)試相關(guān)參數(shù)，總結(jié)用軟件。主要的操作是調(diào)試相關(guān)參數(shù)，總結(jié)規(guī)律，最終得出相應(yīng)的結(jié)論。規(guī)律，最終得出相應(yīng)的結(jié)論。 5、 最后完成相應(yīng)的繪圖工作。最后完成相應(yīng)的繪圖工作。 1-41-4周：查閱文獻(xiàn)，閱讀資料；周：查閱文獻(xiàn)