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啁啾光纤光栅中偏振模色散的研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-03-09  来源:中国配电箱网  浏览次数:865
核心提示:  众所周知,啁啾光纤光栅(CFG)可用于补偿光通信系统中的色散,但以单模光纤制成的CFG中偏振模色散(PMD)的现象一直没有引起人们的重视3.随着光通信系统速率不断提高,DWDM技术的不断深入发展,

  众所周知,啁啾光纤光栅(CFG)可用于补偿光通信系统中的色散,但以单模光纤制成的CFG中偏振模色散(PMD)的现象一直没有引起人们的重视3.随着光通信系统速率不断提高,DWDM技术的不断深入发展,以及PMD―些新的补偿方法的不断涌现,近年来CFG中偏振模色散得到了重视2CFG中PMD的分析我们知道,理想的单模光纤中双折射率差An应该为0,但事实上,目前通信中铺设较好的光纤的约在10~8~ 10~7之间,由这种低An制成的啁啾光纤光栅,可以不考虑其中的偏振模色散当采用An在1(16~m4范围的单模光纤制成的啁啾光纤光栅时,在啁啾光纤光栅中偏振模色散的情况就大不一样了,下面分几种情况加以说明21性质作为一个简单的啁啾光纤光栅模型,对于线性啁啾光纤光栅,假设由于芯径的椭圆性写入过程及其他原因引起光纤的An,结果引起光纤中两个主偏振态(PSP)布喇格波长之间存在一个AX,设在x点处的周期为A(x),则对于两个主偏振态而言,有对于群时延(GD)而言,假定双折射轴x轴为慢轴,y轴为快轴,则有对于线性CFG而言,群时延差DGD(也就是PMD)有下列近似公式成立:由,分别制成线性啁啾光纤光栅作为检测样品,三者长度皆为10cm 1号样品制成的CFG中的光谱特性及PMD值:其反射率及群时延的测量采用的是相移技术,而PMG米用偏振极化计来测量,得到和由可以发现,时延曲线有效范围的左半边具有小波纹,这是由于高阶色散作用的结果;右半边为正常情况相对应的是,中PMD左半边的测量值与计算值有出入,但大体趋势仍然相同;而中DGD右半边的测量值与计算值吻合得很好。为了观察方便起见,将的横坐标(波长)分成二部分并进行放大,如和所示对于这种An为2< 1.485,有:3ps,这个值与中的平均值相近(2)2号样品制成CFG中的光谱特性和CFG中的PMD波长相关性:2号光栅的光谱特性图形和1号光栅中右半边的PMD PMD的图形分别如6所示中,PMD的平均值为25ps,与用公式计算(An的值为10T5)的值30ps差别不是很大,这与光栅的写入方式、公式的精确程度等有关另外,对于中两条PMD曲线是在不同的时间分别测量的,但二者的大小及趋势几乎相同,故其特征是PMD具有典型的波长相关性和波动性,这一特点其实在和也有明显的体现(3)3号样品(高双折射光纤)制成非线性啁嗽光纤光栅中的偏振模色散:是由An的值为1(7 4的高双折射光纤制成的非线性啁嗽光纤光栅中的偏振模色散,可见,此时PMD的值已经很大。中所示曲线的波长相关性是很明显的,其实该曲线也有波动性,只是坐标轴上的定标单位制不同,而使波动性不明显而已3普通单模光纤制成的CFG中PMD的补对于采用普通单模光纤(及低双折射光纤)制成的CFG,一般应用于补偿色散但尽管普通单模光纤的较小,但CFG本身毕竟还产生PMD,只是此时的PMD较小。这个较小的PMD有时也会产生系统信号的畸变脉冲的展宽,从而影响系统的传输质量。

  为对CFG中的PMD进行补偿(消除)的一个原理图图中,由一小段Hi-H的高双折射光纤和£片构成PMD补偿(消除)器波片起着调节作用,使CFG的两个主偏振态(PSP)易于和PMD进行耦合。经过补偿后,PMD的值可达到低于0.3ps故为了避免这种情况的发生,在制造用于色散补偿的光栅时,采用光纤的要尽量小。4高双折射光纤制成非线性啁啾光纤光栅中PMD及其改进方案4.1高双折射光纤制成的非线性啁啾光纤光栅由前述知,采用高双折射率光纤(An为104)制作的光栅中,PMD可达到300pS如所示,为1CT4的高双折射光纤制成用于补偿高速光通信系统中PMD的非线性啁啾光纤光栅,它的PMD如所示。当该非线性啁啾光纤光栅被一71994-2015ChinaAcademicournalElectronic PZT均匀拉伸时,其补偿的PMD的大小也随着改变,如0所示,可以用来补偿变化的非线性PMD故该光栅对PMD的补偿范围也应该在150~ 350ps之间,且具有可调谐性2高双折射光纤制成的非线性啁啾光纤光栅的补偿原理示出采用高双折射光纤制成的非线性啁啾光纤光栅(H-H-NCFBG),由于大的折射率差,两个模式分别在快轴和慢轴上分别形成一条光栅,故同一波长的信号,在快轴和慢轴的反射位置也不相同。假设快慢轴上反射的位置相距为A/,则有PMD(即中的At)对于在同一纤芯位置处的情况,在快轴和慢轴上反射的信号的波长是不同的,并有下列关系式存在△入=入,一入n其中n、nnni分别表示慢轴、快轴、纤芯包芯处的折射率,g表示快慢轴偏振谐振波长的平均值。

  对称结构中,输入的同一信号经过二次反射后输出。

  在1中,第一次反射出的光通过光环型器输出后,通过一偏振旋转器,使偏振态旋转如2所示,则可得2倍的PMD另外,这种改进的方案可以抵消2改进后的H-H-CNFBG原理图第一次反射引起的啁啾,使得啁啾光纤光栅中的色散明显减少。

  5结论CFG中PMD是由于双折射与高阶色散引入的,且CFG中的PMD具有波长依赖性另外,由于普通单模光纤与高双折射率二者的n相差三个数量级,故由普通单模光纤与高双折射率两种分别制成的光栅中的偏振模色散值会相差几十倍,甚至几百倍。正是从这点出发,近年来利用高双折射率光纤制成的用于补偿高速光通信系统中PMD的非线性啁啾光纤光栅的研究己形成一个新的方向。

 
 
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