基于HBF Sagnac环的微波光子滤波器的研究.pdf

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1、摘要随着信息技术的发展，各种传输系统对传输速度和带宽的需求急剧增加。光纤通信技术在高速率、大容量或高带宽信息传输方面具有巨大的优势，得到了广泛重视和普遍应用。波分复用(WavelengthDvisionMultiplexing，WDM)技术的发展，尤其是密集波分复用(DWDM)技术，有效利用了光纤的频带资源，已成为了通信系统升级和扩容时的有效方法。近十多年来，作为光载无线通信(Radio．over-fiber,ROF)系统中关键器件的微波光子滤波器己成为当前研究的热点。特别是，把高双折射光纤(Hi曲BirefringenceFiber，HBF)引入S

2、agnac环构成基于HBFSagnac环的微波光子滤波器，它具有结构简单、与偏振无关、边模抑制比高及易于调谐等特点，近几年来引起了极大的关注。此外，基于高双折射光子晶体光纤(HighBirefringencePhotonicCrystalFiber，HiBi—PCF)Sagnac环的微波光子滤波器还具有对温度不敏感等特点，可实现信道隔离度高、对温度变化不敏感的微波光子滤波器。本文着重研究基于HBFSagnac环的微波光子滤波器，主要工作及创新点如下：1．分析研究及比较目前几种光学滤波器及基于光纤Sagnac环的微波光子滤波器，分析结果体现了基于HBF

3、Sagnae环的微波光子滤波器具有较大的优势和应用潜力。2．研究基于一阶HBFSagnac环的微波光子滤波器的基本原理，对其输出光谱进行仿真。深入分析滤波器中各关键器件参数对滤波器输出光谱的影响，优化滤波器的器件参数。Matlab仿真结果显示，当偏振控制器(PolarizationController，PC)偏转角度为万／2、耦合器为3dB耦合时，滤波器的滤波效果达到最佳。3．研究基于高阶(--阶、三阶)HBFSagnac环的微波光子滤波器，利用传输矩阵建立理论模型，推导得出二阶、三阶HBFSolc·Sagnac、二阶HBFLyot—Sagnae环微

4、波光子滤波器的传输函数。Matlab仿真以及分析不同器件参数组合下高阶HBFSagnac环微波光子滤波器的输出光谱。研究结果表明，基于高阶HBFSagnac环的微波光子滤波器的滤波频谱具有多样化和频谱精细的特点，可满足于不同滤波场景的应用。4．研究基于HBFSagnac环的微波光子滤波器的可调谐滤波原理，利用基于l电磁力的悬臂调谐单元，设计出一种基于HBFSagnac环的可调谐微波光子滤波器，并对其理论分析与Matlab仿真研究，仿真实现了具有全光纤结构和中心波长可调谐的微波光子滤波器。5．在前面的研究基础上，为获得信道隔离度高、对温度变化不敏感的微

5、波光子滤波器，引入HiBi．PCF设计出一种基于HiBi．PCFSagnac环的微波光子滤波器，对其进行理论研究，Matlab仿真得出滤波器透射谱的半峰全宽(FullWidthAtHalfMaximum，FWHM)为0．4nm，可应用于50GHz的DWDM系统。关键词：微波光子滤波器，传输矩阵，高双折射光纤，高双折射光子晶体光纤，密集波分复用11AbstractWiththedevelopmentofinformationtechnologies，thedemandsoftransmissionrateandbandwidthforallkindso

6、ftransmissionsystemshaveincreaseddramatically．Opticalfibercommunicationtechnologyshowsalotofadvantagesintheaspectsof11ighspeed，largecapacity,highbandwidthinformationtransmission，whichgetswideattentionsandhavealofofapplications．WiththedevelopmentofWDMtechnology,especiallyDWDMtec

7、hnology,whichmakesfulluseofthefrequencybandofopticalfiber．Thus，ithasbecomealleffectivetechnicalmeansfortheupgradingandexpansionofthecommunicationsystem．Inthelasttenyears，themicrowavephotonicfilters，whichasoneofthekeydeviceinROFsystem，havebecomethefocusesofcurrentresearch．Inpart

8、icular,introducingtheHBFintotheSagnacloopconstitutesmi