光纤波导式热光可调光衰减器的研制

摘要

本文是对一种新型的基于改变光纤导模特性达到衰减导模能量的光可调衰减器的研制工作说明。光衰减器是随着光通信事业的发展而出现的一种非常重要的光学无源器件，它能够按照用户的要求对光信号能量进行预期的衰减。它可用于波分复用系统中上行下行节点的信道功率平衡，掺饵光纤放大器的增益平坦，光通信系统的评估，研究及调整，校正等方面。 文章通过对包层折射率变化时对光纤导模传输性能的影响进行了全面分析，以及对光纤衰减机理进行了深入研究，提出一种结构简单的热光可调衰减器：通过腐蚀光纤包层，使剩余厚度少于一定值后，在其表面涂覆较大热光系数的聚合物材料并外套管状加热器得到。 本文针对该种结构的衰减器，从理论上，首先在涂覆材料折射率小于光纤包层时，利用阶跃光纤的高斯型光场建立了模场可调光纤衰减器模型，从光纤模场变化为光纤带来的衰减角度分析了传输光束的衰减与涂覆材料折射率的关系。其次，在涂覆材料折射率大于光纤包层时，从波导光学原理出发，借用平板波导的棱镜耦合原理，从光纤导模、辐射模的耦合角度对光纤中传播的导波光的输出耦合进行讨论，发现通过涂覆材料折射率的微小增加，可以使导模到辐射模迅速耦合，这就会引起光纤中传输光能量的大幅度衰减。从实验上，通过大量腐蚀实验获得了满足要求的预处理光纤，用不同折射率涂覆材料验证了理论结果并且实验和理论结果非常吻合。因此，我们在本论文中提出的光可调衰减器结构是可行的，并具有结构简单、插入损耗小、调节范围大、易于与光纤连接等优点，在光通信领域具有广阔的市场前景。并且，其基本原理可以用于其它波导型衰减器。 最后我们通过对涂覆材料的筛选，找到了一种热光系数大且材料折射率略大于光纤纤芯的材料——OE-4110——作为涂覆材料，制作出了衰减连续可调的热光衰减器，其衰减性能为：在3℃范围内或使用12.8mW的功耗实现了38dB的动态衰减范围。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第二章光纤波导式热光可调光衰减器的理论研究

第三章有机硅热光波导

第四章光纤包层氢氟酸腐蚀法

第五章光可调衰减器的系统设计

结论

参考文献

攻读学位期间出版著作及发表的学术论文

致谢