基于光纤Bragg光栅的希尔伯特变换

论文摘要

光纤光栅作为一种重要的无源器件,由于其具有抗电磁干扰、抗辐射、耐高温、体积小、重量轻、灵活方便等特点,被广泛应用于光通信系统和光传感等领域。除此之外,光纤光栅还具有对偏振的不敏感特性和对光谱特性的任意可调谐性。从1978年第一根光纤光栅刻写成功到今天的三十多年间,光纤光栅无论是在写入技术、理论研究还是在应用方面都获得了飞速发展。光纤光栅已经成为全光信号处理中最具有发展前途,最具有代表性的光纤无源器件之一。目前由于全光网络的快速发展,实现逻辑电路的全光纤化成为实现全光网络的关键技术。希尔伯特变换由于其具有移相、正交分解等特点,广泛应用于信号处理和通信领域。近年来,随着现代光信号处理技术的发展,已经在全光领域实现了经典的希尔伯特变换,即整数型希尔伯特变换和分数型希尔伯特变换。本文提出并验证了利用全光器件实现输入信号的任意级次的希尔伯特变换,该希尔伯特变换是利用一个工作在反射模式下的相移Bragg光栅来实现的。基于一种空域—频域—时域的映射方法,设计了能够实现任意级次希尔伯特变换的相移光纤Bragg光栅。该相移光栅是由两个均匀光纤光栅连接而成,在它们中间有一特定的相移。研究表明光栅的相移大小以及折射率的调制包络共同决定了希尔伯特变换的级次。通过调节和设计光栅的相移及折射率调制可以很好地实现输入信号的任意级次的希尔伯特变换,输入信号带宽可达几百GHz。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 光纤光栅的发展
• 1.3 光纤光栅的类型
• 1.4 光纤光栅的应用
• 1.4.1 在通信中的应用
• 1.4.2 在传感中的应用
• 1.4.3 在光信号处理中的应用
• 1.5 本论文研究的主要内容
• 第二章 光纤Bragg 光栅的理论分析
• 2.1 光纤Bragg 光栅简介
• 2.2 光纤光栅理论分析模型
• 2.2.1 傅立叶变换法
• 2.2.2 耦合模理论
• 2.2.3 传输矩阵法
• 2.3 FBG 时域光波形产生技术
• 2.3.1 基于空域—频域—时域的映射方法
• 2.3.2 在一级玻恩近似下FBG 脉冲产生技术
• 2.3.3 映射方法的适用条件
• 2.4 本章小结
• 第三章 希尔伯特变换理论
• 3.1 希尔伯特变换
• 3.2 希尔伯特变换的基本理论
• 3.2.1 希尔伯特变换定义
• 3.2.2 希尔伯特变换性质
• 3.2.3 希尔伯特变换的物理意义
• 3.2.4 分数希尔伯特变换
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于光纤Bragg 光栅的希尔伯特变换
• 4.1 设计原理
• 4.2 模拟仿真
• 4.3 结果分析与讨论
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结
• 5.1 论文工作总结
• 5.2 问题与改进
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的文章
• 发表的文章
• 专利
• 致谢