版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
1、啁啾光纤光栅及其色散补偿啁啾光纤光栅及其色散补偿 兰涛兰涛 韩旭韩旭#主要内容主要内容色散及色散补偿技术色散及色散补偿技术啁啾光纤光栅及理论分析啁啾光纤光栅及理论分析色散补偿系统色散补偿系统#光纤的色散光纤的色散 20010212 色散是信号能量中的各种分量由于在传输介质中色散是信号能量中的各种分量由于在传输介质中传输速度不同传输速度不同, , 所引起的信号畸变。引起光脉冲展所引起的信号畸变。引起光脉冲展宽和码间串扰宽和码间串扰, , 最终影响通信距离和容量。最终影响通信距离和容量。将单模光纤中模式的相位系数在中心频率附近展将单模光纤中模式的相位系数在中心频率附近展开成泰勒级数开成泰勒级数:
2、:脉冲展宽主要因素脉冲展宽主要因素#光纤通信中的色散补偿技术光纤通信中的色散补偿技术 中间光相位共轭技术中间光相位共轭技术 预啁啾技术预啁啾技术 色散补偿光纤色散补偿光纤 双模光纤色散补偿双模光纤色散补偿 啁啾光纤光栅啁啾光纤光栅#色散补偿光纤色散补偿光纤#1550nm波长的色散值范围波长的色散值范围-10至至2100ps/nm最小值最大值布里渊散射域值(dBm)6非线性系数(n2/Aeff)(W-1)1.4*10-9有效面积(Aeff)(um2)20最大光功率注入(dBm)23最小值最大值使用温度范围-570存储温度范围-4085环境/可靠性测试符合TelcordiaGR-2854和GR-1
3、221标准#啁啾光纤光栅啁啾光纤光栅色散补偿光纤光栅色散补偿光纤光栅主要优点:主要优点:可单通道或多通道工作可单通道或多通道工作非线性低非线性低损耗低损耗低封装紧凑封装紧凑#啁啾光纤光栅啁啾光纤光栅色散补偿光纤光栅色散补偿光纤光栅啁啾光纤光栅的栅格周期不是常数,而是沿轴啁啾光纤光栅的栅格周期不是常数,而是沿轴向变化。不同的栅格周期对应不同的布拉格反向变化。不同的栅格周期对应不同的布拉格反射波长,不同波长的入射光在啁啾光纤光栅的射波长,不同波长的入射光在啁啾光纤光栅的不同位置反射不同位置反射图图1 1啁啾光纤光栅啁啾光纤光栅#布拉格反射波长随光纤光栅的位置而变化,布拉格反射波长随光纤光栅的位置而
4、变化,在某点在某点Z处所对应的布拉格反射波长为处所对应的布拉格反射波长为:获得啁啾光纤光栅的方法有两种:一种是改获得啁啾光纤光栅的方法有两种:一种是改变光栅的有效折射率,另一种是改变光栅周变光栅的有效折射率,另一种是改变光栅周期期。 2Beffznzz#图图2 2 啁啾光纤光栅的折射率随啁啾光纤光栅的折射率随z z变化的示意图变化的示意图啁啾光纤光栅的折射率表示如下:啁啾光纤光栅的折射率表示如下:是布拉格周期,是布拉格周期, 表示折射率的相位,通表示折射率的相位,通常用来描述光栅的啁啾量。常用来描述光栅的啁啾量。 z#啁啾光纤光栅补偿原理啁啾光纤光栅补偿原理#理论分析理论分析光脉冲在光纤中传输
5、时光脉冲在光纤中传输时, ,其归一化幅值其归一化幅值U( z , T)U( z , T)满足下列传输方程满足下列传输方程:22212UUizT初始幅值为初始幅值为U(0 , T) , U(0 , T) , 经过长度为经过长度为Lf Lf 的光纤后幅值为的光纤后幅值为U( Lf , U( Lf , T) ,T) ,两者的傅里叶变换分别为两者的傅里叶变换分别为U(0 ,)U(0 ,)和和U( Lf ,) , U( Lf ,) , 则在频域则在频域中存在下列关系中存在下列关系: :22,0,exp2ffiLU LU #色散改变了脉冲每个频谱分量的相位,改色散改变了脉冲每个频谱分量的相位,改变量依赖于
6、频率和传输距离。变量依赖于频率和传输距离。假定啁啾光纤光栅的复频域假定啁啾光纤光栅的复频域 ,其,其中中 和和 分别为幅度和相位的响应,经分别为幅度和相位的响应,经过光纤光栅反射后的输出脉冲过光纤光栅反射后的输出脉冲 ie 22,0,exp2fffLU LUi 光纤光栅由光纤光栅由 来调制脉冲的幅度来调制脉冲的幅度 #将相位响应展开为泰勒级数将相位响应展开为泰勒级数: :20.2 使光脉冲产生固定相移,使光脉冲产生固定相移, 使光脉冲产生使光脉冲产生群速时延,群速时延, 使光脉冲发生色散。假定使光脉冲发生色散。假定 在在脉冲的带宽内为常数,且抽出光纤光栅的时脉冲的带宽内为常数,且抽出光纤光栅的
7、时延因子延因子0 22,0,exp2fffiULUL #假设入射脉冲为高斯脉冲假设入射脉冲为高斯脉冲, ,脉冲宽度为脉冲宽度为 0 0 , , 则则其归一化振幅为其归一化振幅为2210204 ln21fL 200 ,ex p4 ln2tUt 通过长度为通过长度为Lf Lf 的光纤后脉冲宽度的光纤后脉冲宽度 为为122,0,exp2ffiLU LU 代入代入#2220204 ln 21fL22,0,exp2ffiLU LU 22,0,exp2fffiULUL 通过光纤光栅对色散补偿后其脉冲宽度为通过光纤光栅对色散补偿后其脉冲宽度为2#理想补偿的情况下,要求理想补偿的情况下,要求 通过光纤光栅的通
8、过光纤光栅的压缩比为,即压缩比为,即221122004 ln211M202fL MM反映了光纤光栅压缩脉冲的能力反映了光纤光栅压缩脉冲的能力#线性啁啾光纤光栅:光栅折射率调制幅度沿轴向线性啁啾光纤光栅:光栅折射率调制幅度沿轴向保持常数,而周期沿光栅轴向线性变化的光栅。保持常数,而周期沿光栅轴向线性变化的光栅。周期的表达式为周期的表达式为 02effCzzn 对应初始波长对应初始波长 的周期的周期, C, C为啁啾系数为啁啾系数表示布拉格波长沿纵向表示布拉格波长沿纵向z z的变化率,单位的变化率,单位nm/cmnm/cm00dCdz#光栅的传播常数随光栅长度变化的光栅的传播常数随光栅长度变化的2
9、022CzKL根据布拉格条件,反射光波的传播常数根据布拉格条件,反射光波的传播常数随空间位置的变化为随空间位置的变化为 202KCz L 00g 对对 进行展开进行展开啁啾光纤光栅性能啁啾光纤光栅性能增加光栅长度可以改变其性能增加光栅长度可以改变其性能#00 0为对应光栅中心点的反射光角频率为对应光栅中心点的反射光角频率反射光频率随位置的变化为反射光频率随位置的变化为02gCvzL光栅两端反射的光频分量的频率间隔为光栅两端反射的光频分量的频率间隔为22gCL从光栅两端反射的光频分量的时延差从光栅两端反射的光频分量的时延差2gL#啁啾光栅的色散量啁啾光栅的色散量22222FBGgLDCvCFBG
10、gLD 22gCL对一定长度的啁啾光栅,增大啁啾系数对一定长度的啁啾光栅,增大啁啾系数C C时时带宽增加,但色散量减小,为此用带宽和色带宽增加,但色散量减小,为此用带宽和色散的积来表示啁啾光栅的补偿能力散的积来表示啁啾光栅的补偿能力啁啾光栅的色散补偿能力随光栅长度的增大而啁啾光栅的色散补偿能力随光栅长度的增大而增大增大#折射率均匀调制的折射率均匀调制的FBGFBG的反射谱,除了位的反射谱,除了位于零失谐附近的主反射峰外,其两侧有一于零失谐附近的主反射峰外,其两侧有一系列的旁瓣。反射率旁瓣的存在会严重地系列的旁瓣。反射率旁瓣的存在会严重地影响光栅的滤波特性影响光栅的滤波特性CFBGCFBG的反射
11、谱也存在旁瓣,反射带宽内反射的反射谱也存在旁瓣,反射带宽内反射谱不平坦,时延特性曲线存在较大的振荡,谱不平坦,时延特性曲线存在较大的振荡,线性度差。线性度差。切趾技术可以有效的改善光栅的性能。切趾技术可以有效的改善光栅的性能。#通过切趾技术,可以有效抑制反射谱的旁瓣,获通过切趾技术,可以有效抑制反射谱的旁瓣,获得较高的旁瓣抑制比,同时减少时延曲线的振荡。得较高的旁瓣抑制比,同时减少时延曲线的振荡。光纤光栅的折射率调制为:光纤光栅的折射率调制为: 为切趾函数,常用的切趾包络函数主要有为切趾函数,常用的切趾包络函数主要有 fz余弦、柯西和汉明函数余弦、柯西和汉明函数#2/, 2/)(cos)(LL
12、zzLzTA2/, 2/)2(1)2(1)(22LLzLBzLzzT2/, 2/1)2cos(1)(LLzCLzzT余弦窗余弦窗柯西窗柯西窗汉明窗汉明窗2/, 2/)(exp)(2LLzLzGzT高斯窗高斯窗2/, 2/22)4cos()2cos()1 (1)(LLzBLzBLzBzT布莱曼窗布莱曼窗#优化啁啾光纤光栅色散补偿优化啁啾光纤光栅色散补偿啁啾光纤光栅由于带宽有限啁啾光纤光栅由于带宽有限, ,多用于补偿单波系统多用于补偿单波系统, ,但但在对系统进行改进的基础上可以实现多波长同时补在对系统进行改进的基础上可以实现多波长同时补偿色散和色散斜率。偿色散和色散斜率。#应用简介应用简介容易实现器件的小型化容易实现器件的小型化: :啁啾光纤光栅一般制作于普通啁啾光纤光栅一般制作于普通单模光纤或是与之兼容的特殊光纤上,且长度很短,单模光纤或是与之兼容的特殊光纤上,且长度很短,所以附加损耗很小,而且几乎不受光纤非线性影
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 2025年行政主体优益权在公共资源交易合同中的实施与管理2篇
- 2025年校园维修服务外包合同范本3篇
- 二零二五年度道路照明设备节能改造项目合同4篇
- 2025年版影视作品版权转让合同4篇
- 水电材料购销合同(2025年版)模板下载2篇
- 二零二五年度数字经济财产抵押担保投资合同3篇
- 2025版煤炭清洁化利用居间服务合同范本4篇
- 2025年消防设备采购与安装服务合同范本2篇
- 二零二五年度重型设备运输安全防护及应急响应合同2篇
- 个人出国保证金合同格式(2024年版)版
- 大型活动LED屏幕安全应急预案
- 舞蹈课家长会
- 2024年内蒙古包头市中考道德与法治试卷
- 湖南省长沙市2024-2025学年高二上学期期中考试地理试卷(含答案)
- 自来水质量提升技术方案
- 金色简约蛇年年终总结汇报模板
- 农用地土壤环境质量类别划分技术指南(试行)(环办土壤2017第97号)
- 反向开票政策解读课件
- 工程周工作计划
- 房地产销售任务及激励制度
- 六年级语文下册14文言文二则《学弈》课件
评论
0/150
提交评论