基于sagnac环的微波光子滤波器的臂长差误差容限的研究

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1、１０２７０：１３２２０１０１０！ＴＮ犯９．１学号学校代码；分类号上每畔絶乂爹硕±学位论文基于Ｓａｇｎａｃ环的微波光子滤波器的臂长差误差容限的研究ｒ＾学院：信烏与机电工程学院专业：捕信与信烏系统研究方向；光舒通信＿＿＿研究生姓名：江光坤指导教师：武向雀２０１６５：年月—完成日期＿＇－３．：论女独创性声明本论文是我个人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研究成果。论文中除了特别加标注和致谢的地方外，不包含其他人

2、或机构己经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均己在论文中做了明确的声明并表示了谢意。（＞。仁．．作者签名：洋义日期：幼论文使用授权声明、使用学位论文的规定；学校有权本人完全了解上海师范大学有关保留，即保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可公布论文的全部或部分内容。保密的论文在解密后遵守此，可采用影印、缩印或其它手段保存论文规定。＾＾－。＾：／．作者签名；日期如＜＾４．么；＾！导师签名＾＾；＾＾＾＾＾上海师范大学硕士学位论文摘要摘要随

3、着互联网流量需求的成倍增长,光纤干线和核心网的单根光纤的单波长传输速率已经超过100Gb/s,正在向更高的400Gb/s和Tb/s发展。从而对滤波器的性能要求也更加严格。基于Sagnac环的微波光子滤波器具有结构简单、偏振无关、边模抑制比高、性能稳定以及易于调谐等特点，得到了非常广泛应用。在实际应用中，环境变化等各种外界因素对基于Sagnac环的微波光子滤波器的影响得到了广泛深入的研究。然而在滤波器制作过程中臂长差的误差容限却没有被详细地研究。本文着重研究四种干涉型光纤梳状滤波器，特别是基于光纤光栅和高双折

4、光子晶体光纤两类Sagnac环的微波光子滤波器的臂长差的误差容限，主要内容以及创新点如下:(1)对基于光纤光栅的Sagnac环状微波光子滤波器进行了理论研究，建立了环臂长差误差存在时滤波器透射谱的波长漂移及峰值功率损耗的理论模型，并用Matlab进行仿真验证。理论与仿真结果表明，基于光纤光栅的Sagnac环状微波光子滤波器的臂长差误差容限与臂长差的取值无关。无论臂长差取何值，当光纤光栅长度取??=2mm、周期取Λ=535nm、折射率取neff=1.45时、滤波器的臂长差的误差容限为0.1μm，此时滤波器的峰

5、值功率损耗为8dB。(2)对基于高双折光子晶体光纤(HiBi-PCF)的Sagnac环状微波光子滤波器进行了理论研究，分析了各个光学器件的关键参数对滤波器性能的影响。建立了存在环臂长误差时透射谱的波长漂移量及峰值功率损耗的理论模型，并用数值仿真进行实验验证。研究结果表明，基于HiBi-PCF的Sagnac环状微波光子滤波器的臂长误差容限与臂长的取值无关，当滤波器的耦合系数k取0.5、偏转角θ取π2、HiBi-PCF折射率差值Δn取0.005、HiBi-PCF长度L取5m时，滤波器的环臂长误差容限为80μm.

6、(3)对基于Mach-Zehnder干涉仪的微波光子滤波器进行理论研究，分析了各个光学器件的关键参数对滤波器性能的影响。并对臂长差误差对滤波器总体的性能的影响进行定量研究。理论与仿真结果表明，基于Mach-Zehnder干涉仪型的微波光子滤波器的臂长差误差容限与臂长差取值无关，当两个耦合器系数取?1=?2=0.5，臂长差取∆L=1mm时，滤波器的臂长差误差容限为0.4μm。(4)研究了基于F-P腔的微波光子滤波器理论模型，对F-P腔长度存在误差时滤波器性能的影响进行定量的分析。建立了F-P腔长度存在误差时滤

7、波器透射谱I摘要上海师范大学硕士学位论文的波长漂移量和峰值功率损耗的模型，并通过Matlab仿真验证。理论与仿真结果表明，腔长误差容限与腔长取值无关，当F-P腔长L=0.3mm、光线入射角θ=0°、反射率R=0.25、有效折射率????=1.45时，滤波器的环臂长差误差容限为0.1μm。对误差容限的研究有利于干涉型光纤梳状滤波器的设计和制造，也可用于光通信网络系统或光传感系统中由外界因素引起的臂长差变化的定量计算。关键词：光纤光学；容限误差；琼斯矩阵；Sagnac环；梳状滤波器IIShanghaiNorma

8、lUniversityMasterofEngineeringAbstractAbstractWiththedemandofInternettrafficgrowingexponentially,thesinglewavelengthtransmissionrateoffibercorenetworkhasbeenmorethan100Gb/sperfiber,whichisbeingdevelopedto400G