一种基于光纤光栅的用于超短脉冲色散和高阶色散补偿方法技术

一种基于光纤光栅的用于超短脉冲色散和高阶色散补偿方法，属于光纤光栅及计算机技术领域。使用两个反向的啁啾光纤光栅构成光栅对，一个提供正的时延差，一个提供负的时延差，色散补偿量由两个光栅的差值来控制；每个啁啾光纤光栅的长度不再单独受所需补偿脉冲时延差的限制，只需要两个啁啾光纤光栅的差值符合时延差补偿量即可实现色散补偿。本发明专利技术产生的有益效果是：用于色散补偿的光栅对的中的光纤光栅的长度和用于高阶色散补偿的光纤光栅长度可根据超短脉冲的光谱宽度和光栅制作系统的设备如掩膜版长度光路系统等条件制作，每个啁啾光纤光栅的长度不再单独受所需补偿脉冲时延差以及高阶色散量的限制。放宽了光纤光栅的制作条件。的制作条件。的制作条件。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤光栅的用于超短脉冲色散和高阶色散补偿方法


[0001]本专利技术涉及一种基于光纤光栅的用于超短脉冲色散和高阶色散补偿方法，属于光纤光栅及计算机


技术介绍

[0002]如图1、图2及图3所示，色散和高阶色散的定义，色散和高阶色散带来的影响。色散即不同波长(频率)的光在光纤中的传输速度不同(到达终点的时延不同)从而造成脉冲展宽，峰值功率下降。高阶色散是色散随波长的变化率，高阶色散的存在意味着不同波长对应的色散值不同。
[0003]啁啾光纤光栅色散补偿的原理：色散效应可以利用色散补偿器件(例如啁啾光纤光栅)来克服，通过设计色散补偿器件，使得不同波长的光信号在色散补偿器件中产生的时延差与在传输过程中产生的时延差恰好相反，从而消除不同波长的光信号到达终点的时延不一致的问题。
[0004]啁啾光纤光栅用于超短脉冲补偿时候遇到的问题：超短脉冲是指脉冲的时域宽度在fs，ps量级(<100ps)。这类脉冲有很高的峰值功率，因此具有非常重要的应用价值。对超短脉冲来说，由于其峰值功率较高，光谱宽度很宽，通常传输很短距离就需要进行补偿。补偿过程中，为保持如此小的脉冲宽度，需要具有高精度的色散补偿技术。同时，啁啾光纤光栅色散补偿利用了其不同位置反射不同的波长造成的光程差来补偿脉冲传输过程中色散带来的不同波长的时延差，所以啁啾光纤光栅的长度由所需补偿的时延差来决定。
[0005]超短脉冲脉冲宽度窄，传输距离短(～10米量级)，所以需要补偿的时延差非常小。以SMF(标准单模光纤)为例，在1550nm波段，10nm带宽的超短脉冲经过10米SMF传输所造成的时延差为：17ps/nm/km*10nm*10m＝1.7ps，因此需要的啁啾光纤光栅长度为：1.7ps/2*(3*108m/s/1.45)＝0.176mm(1.45指的是光纤纤芯的折射率)，这就是说需要在0.176mm长度的光纤上写入啁啾光纤光栅。也就是说啁啾光纤光栅的周期要在整个0.176mm长度的光纤上从长波长变化到短波长(对应输出脉冲的波长范围10nm)，这使得单位长度写入的光栅条纹数非常有限(普通通信用于色散补偿的的啁啾光纤光栅长度14厘米，波长范围只有不到1nm)。
[0006]在极短的长度内写入周期变化的光栅会造成三个严重问题：
[0007](1)制作啁啾光纤光栅用的相位掩膜版制作困难。
[0008](2)光栅条纹数少，光栅反射率不够。
[0009](3)光栅均匀性不好，尤其是使用阶梯啁啾技术制作掩膜版时。
[0010]此外对于高阶色散，往往具有比低阶色散更小的数值(相差几个数量级)，因此高阶色散补偿存在更大的难度。

技术实现思路

[0011]为了克服现有技术的不足,本专利技术提供一种基于光纤光栅的用于超短脉冲色散和
高阶色散补偿方法。
[0012]一种基于光纤光栅的用于超短脉冲色散和高阶色散补偿方法,含有以下步骤：使用两个反向的啁啾光纤光栅构成光栅对，一个提供正的时延差，一个提供负的时延差，色散补偿量由两个光栅的差值来控制；每个啁啾光纤光栅的长度不再单独受所需补偿脉冲时延差的限制，只需要两个啁啾光纤光栅的差值符合时延差补偿量即可实现色散补偿。
[0013]色散补偿过程中超短脉冲依次经过两个光纤光栅反射，第一个光纤光栅加大脉冲色散，第二个光纤光栅用于脉冲原有的色散和第一个光纤光栅所带来的色散量补偿。
[0014]还可以使用多组光纤光栅对的组合分别对色散和色散斜率进行补偿，其中一组光纤光栅对为线性啁啾，用于色散补偿。第二组光纤光栅对为二次曲线啁啾，其二次曲线的二次项系数符号相反。依次类推可以增加第三组光纤光栅对(其啁啾曲线为三次曲线且三次项系数符号相反)用于更高阶的色散补偿。
[0015]用于色散和高阶色散补偿的两组光纤光栅对的连接方法可以是第一组光栅对和第二组光栅对的连接方式为级联连接或嵌套连接，使用嵌套连接方式。
[0016]在光纤光栅对内部的前后连接顺序上高阶色散光纤光栅对的啁啾曲线最高次项的系数和第一阶的色散补偿光栅对的两个光栅的前后顺序一致。
[0017]超短脉冲具有极短的脉冲时域宽度和极宽的光谱，在光纤中传输时容易受到光纤色散的影响，为克服色散带来的不利影响通常使用一个啁啾光纤光栅进行色散补偿(不同波长成分在光栅中走过不同的路径)。但由于超短脉冲所需时延补偿量很小，而光谱宽度(波长跨度)很大，因此所需的啁啾光纤光栅必须在很短的光纤长度内制作大波长跨度的啁啾光栅，光栅的条纹数受限，导致光栅制作难度大质量不能保证。
[0018]本专利技术使用一对具有啁啾特性相反，啁啾量稍有差别的光栅对组合来完成色散补偿，而最终的色散补偿量由两个光栅补偿量的差值决定，使得每个光栅的长度不再受到时延补偿量过小的限制，因而可以在适当的光纤长度上制作高质量的光栅来完成宽光谱小时延补偿。
[0019]此外，本专利技术提出借助多组光纤光栅对的组合可以分别对色散和色散斜率进行补偿，减小了由单个光栅一次完成色散和色散斜率补偿的制作困难。
[0020]本专利技术产生的有益效果是：用于色散补偿的光栅对的中的光纤光栅的长度和用于高阶色散补偿的光纤光栅长度可根据超短脉冲的光谱宽度和光栅制作系统的设备如掩膜版长度光路系统等条件制作，每个啁啾光纤光栅的长度不再单独受所需补偿脉冲时延差以及高阶色散量的限制。放宽了光纤光栅的制作条件。
附图说明
[0021]当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本专利技术以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定，如图其中：
[0022]图1、色散效应示意图。
[0023]图2、啁啾光纤光栅及其光信号传输示意图。
[0024]图3、啁啾光纤光栅色散补偿原理示意图。
[0025]图4、啁啾光纤光栅折射率调制结构示意图。
[0026]图5、双啁啾光纤光栅对进行超短脉冲色散补偿的系统结构图。
[0027]图6、啁啾光纤光栅FBG1的啁啾特性。
[0028]图7、啁啾光纤光栅FBG2的啁啾特性。
[0029]图8、经过两个啁啾光纤光栅(FBG12)之后的各个波长的路径长度差。
[0030]图9、双啁啾光纤光栅超短脉冲高阶色散补偿系统结构图。
[0031]图10、啁啾光纤光栅FBGA的啁啾特性。
[0032]图11、啁啾光纤光栅FBGB的啁啾特性。
[0033]图12、经过啁啾光纤光栅对FBGAB之后总的啁啾特性。
[0034]图13、四个啁啾光纤光栅对进行超短脉冲色散和高阶色散补偿系统结构图。
[0035]图14、四个啁啾光纤光栅对进行超短脉冲色散和高阶色散补偿系统结构图。
[0036]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
具体实施方式
[0037]显然，本领域本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤光栅的用于超短脉冲色散和高阶色散补偿方法,其特征在于含有以下步骤：使用两个反向的啁啾光纤光栅构成光栅对，一个提供正的时延差，一个提供负的时延差，色散补偿量由两个光栅的差值来控制；每个啁啾光纤光栅的长度不再单独受所需补偿脉冲时延差的限制，只需要两个啁啾光纤光栅的差值符合时延差补偿量即可实现色散补偿。2.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的用于超短脉冲色散和高阶色散补偿方法，其特征在于色散补偿过程中超短脉冲依次经过两个光纤光栅反射，第一个光纤光栅加大脉冲色散，第二个光纤光栅用于脉冲原有的色散和第一个光纤光栅所带来的色散量补偿。3.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的用于超短脉冲色散和高阶色散补偿方法，其特征在于还可以使用多组光纤光栅对的组合分别对...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彬，魏淮，
申请(专利权)人：中国传媒大学，
类型：发明
国别省市：