一、The Coupling Waves of Multicore-Fiber（论文文献综述）
杨龙涛[1]（2021）在《基于非线性机理的模式转换方法研究》文中指出由于波分复用（Wave Division Multiplexing）通信系统的传输容量已逐渐逼近非线性香农极限,以少模光纤（FMF）为代表的模分复用技术与多芯光纤（MCF）为代表的空分复用相结合技术开始出现,解决了传输容量不足的问题。四波混频（FWM）作为少模光纤内部的一种非线性效应,在早期光通信网络中被视为限制通信系统传输性能的主要因素,但FWM也能广泛应用于光放大、模式转换、波长转换等多个研究方向。除此之外FWM还能用于高速光交换、超快信号处理、光学取样等新兴领域。本文主要基于渐变型折射率（GI）和阶跃型折射率（SI）少模光纤对模间FWM过程进行了详细的理论研究和仿真计算,利用其非线性耦合过程实现了模态间的转换。具体工作和成果如下:（1）基于GI少模光纤布拉格散射型四波混频（BS-FWM）模式转换研究。论文首先基于波动光学,从光纤非线性原理出发,推导少模光纤BS-FWM泵浦光与信号光随时空演化的方程组。由光纤中只存在两个光纤模式的模间FWM机理,总结出用于模式转换的BS-FWM非线性理论模型。其次,根据理论模型,借助遗传算法,优化设计了满足少模光纤BS-FWM相位匹配条件的结构参数（GI）。接着将获得的最优参数:光纤纤芯-包层折射率差（（35）G）和纤芯半径（Ga）参数分别变化10%、5%,以探究光纤结构参数变化对相位失配及相位匹配波长的影响。数值模拟结果表明BS-FWM的相位匹配条件对GI光纤的纤芯半径参数波动的容忍性相对较低,而对纤芯-包层折射率差的参数波动容忍性相对较高。最后通过经典四阶龙格库塔算法对BS-FWM过程耦合方程进行数值计算,并对影响转换效率和带宽因素（光纤长度、泵浦光功率、泵浦光波长）进行详细计算。结果表明所设计优化的GI光纤,在固定泵浦（P1）、信号（S）模式在相同模式（m）,泵浦（P2）为另一模式（l）的情况下,通过BS-FWM非线性耦合过程,可分别实现LP01模向LP11、LP21、LP02模式,LP11模式向LP21、LP02模式,LP21向LP02模式的模态转换。（2）基于GI和SI少模光纤相位共轭型四波混频（PC-FWM）模式转换研究,并与BS-FWM进行对比分析。推导少模光纤PC-FWM泵浦光与信号光随时空演化的方程组,总结出用于PC-FWM模式转换的非线性理论模型。同样借助遗传算法,优化设计满足PC-FWM相位匹配条件的GI和SI少模光纤结构参数。接着改变获得的SI光纤最优参数:纤芯-包层折射率差（（35）S）和纤芯半径（aS）参数都变化1%,以分析SI光纤最优参数变化对相位失配及相位匹配波长的影响。数值模拟结果表明PC-FWM的相位匹配条件对GI光纤的参数波动（纤芯半径、纤芯-包层折射率差）的容忍性都相对较高,而对SI光纤对两个参数波动容忍性都比较低。最后通过经典四阶龙格库塔算法对PC-FWM过程耦合方程进行数值计算,并对影响转换效率和带宽的因素进行详细计算分析。通过对比分析发现:在GI和SI光纤的PC-FWM过程中,由于SPM和XPM对非线性贡献,转换带宽会随泵浦光功率增加呈现逐渐增大趋势。结果表明所优化设计的GI光纤,在固定泵浦（P1）、信号（S）模式在相同模式（m）,泵浦（P2）为另一模式（l）的情况下;可以同时满足BS-FWM和PC-FWM相位匹配过程,分别实现LP01模向LP11、LP21、LP02模式,LP11模式向LP21、LP02模式,LP21向LP02模式的模态转换。但SI光纤仅能实现LP01模向LP02模式的模态转换。这一结果为发展高性能的模式相关全关信号处理功能器件,提供新的设计思路和方法支撑。
侯鹤鹏[2]（2021）在《少模多芯光纤传输系统中编码调制和信道均衡算法研究》文中研究说明随着4K视频、“智慧家居”、车载物联网和虚拟现实技术等大数据互联网业务的兴起和普及,网络数据流量飞速增长,根据思科发布的最新报告,2022年全球网络系统的IP数据流量将超过1995年至2016年的流量总和,用户对数据传输速率的需求飞速增长,而基于单模光纤的光通信传输系统的信息容量已逐步逼近香农容量极限。因此,长距离高速信息传输载体的光纤通信系统面临着巨大的容量增长压力。而通过增加芯数和模式两个空间维度能够显着提高光纤通信系统容量,突破单模光纤对传输容量的限制。因此,研究基于少模多芯光纤的空分复用传输系统的关键技术具有重要意义。围绕少模多芯光纤系统中的关键问题,本文首先对空分复用光纤传输系统进行理论模型分析,对空分复用光纤的传输特性进行研究。在分析了基于七芯三模光纤的系统模型的基础上,本文研究了少模多芯光纤传输系统中接收端的MIMO算法。此外,研究了基于OFDM调制技术的少模多芯光纤传输系统性能,对应用OFDM调制的少模多芯光纤通信系统进行仿真和分析。本文的研究工作主要包含以下三个部分:（1）研究了少模多芯光纤的信道理论模型,并利用MATLAB仿真软件搭建了七芯三模光纤传输系统,通过对空分复用信道参数的合理优化设计,实现了 70km光纤链路传输距离,信噪比25dB的条件下误码率低于FEC判决门限1e-3。（2）针对少模多芯光纤传输系统中模式耦合、差分模时延等损伤因素的影响,本文提出了具有低复杂度、快速收敛性能的VSS-SCA以及VSS-SCA-CMMA联合均衡算法,新型算法在七芯三模光纤链路模型的均衡过程中相较于传统的均衡算法获得了约3dB的信噪比增益,实现了较好的均衡效果。（3）研究了基于OFDM调制技术的少模多芯光纤传输系统性能,通过将OFDM调制技术与少模多芯光纤通信系统相结合,能够提高传输系统的频谱效率,有效提升光纤通信系统的传输性能。
周锐[3]（2021）在《基于多芯光纤光栅的井中地震波三维矢量检波技术研究》文中研究表明油气勘探方法对油气藏的探明和开发至关重要。国内传统的井中地震检波仪器,主要是进口的线圈型和MEMS型电磁类检波器,存在着易受电磁场干扰、在高温高压和强腐蚀的井下环境使用受限等问题,而且核心技术受制于人,维护高价低效,因此亟需研究高灵敏、多维度、耐高温高压的检波新技术和密集化阵列分布的复用新技术。光纤传感技术作为“无源”新技术,是未来油气勘探开发的重要研究方向,在多分量和三维地震方面己取得了较大的突破和发展,替代了部分电磁类检波方法,但还存在着诸多亟待解决的问题。其中,光纤检波器在对尺寸有苛刻要求的狭窄空间探测中,存在着器件结构复杂、尺寸较大、多维探测能力和组网复用能力不足等瓶颈问题。为解决井中地震勘探光纤三维矢量检波器的微型一体化和多维度精准探测等关键科学技术问题,本论文开展了基于多芯光纤光栅的三维矢量检波技术研究,利用飞秒激光刻写多芯光纤光栅,贯通地震波理论和光纤检波机理,研制光纤三维矢量检波器。该技术研究对井中地震勘探光纤检波器缩小结构尺寸、提高检测精度、拓宽应用范围,具有重要的研究意义和实用价值。论文主要内容包括:1.分析了光纤三维矢量检波器的研究背景和意义,研究了井中地震勘探技术、光纤地震检波技术和多芯光纤（Multi-core Fiber,MCF）的发展现状;结合光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）的传感理论,研究了利用飞秒激光刻写FBG的机理和方法,并针对多芯光纤的结构特征,优化了飞秒激光写栅方法。2.研究了多芯光纤三维矢量检波机理,包括论述了三维矢量检波的原理及方法;研究了多芯光纤的弯曲特性,并制作了基于干涉结构和基于多芯光纤FBG两种弯曲传感器加以验证;最终建立了多芯光纤弯曲与振动加速度之间的关系,为多芯光纤FBG实现三维矢量检波提供了理论依据。3.研制了基于多芯光纤的三维矢量振动加速度检波器,包括设计和优化检波器的结构,研究并改进检波器的封装工艺,实现了在20 Hz-200 Hz的低频振动信号作用下,圆柱坐标系ρΦ平面加速度检测灵敏度达355 pm/g,振动方位角最小识别误差为0.269°,Z轴方向检测灵敏度为195 pm/g的三维矢量振动加速度的检测。4.研究了多芯光纤三维矢量检波器的应用系统化,包括研制了基于顺变柱体的多芯光纤检波器,初步实现检波器的级联复用;研究了井中地震检波器的应用场景,并设计了完整的井中地震波勘探多芯光纤检测系统,该系统包含地面光源和信号解调系统,以及井中检波器阵列。
郑晨[4]（2021）在《基于多芯光纤迈克尔逊干涉型传感器的设计及其性能研究》文中研究表明随着光纤传感技术的快速发展,新型光纤传感器在工业、军事和生活中各个方面均得到广泛的应用,成为传感器领域重要的一员。光纤传感器具有结构简单紧凑、耐腐蚀、抗电磁干扰和灵敏度高等其他传感器无法代替的优势,因此被广泛的研究。同时,随着通信技术的发展,普通的单模光纤已经无法满足对信号传输容量的要求,然而多芯光纤的研发和制作很好的满足了通信技术对传输容量的要求。并且多芯光纤具有特殊的结构,在研制传感器的过程中对相应结构和制作方法进行处理,可以获得更高性能的光纤传感器。但是以多芯光纤制作的传感器在研究应用方面还不够深入,因此,本文研究了不同结构的以多芯光纤迈克尔逊传感结构的传感器。本论文的主要研究工作和内容如下:（1）论述了光纤传感器的发展和应用背景,详细介绍了不同结构干涉仪的工作原理。对多芯光纤的分类和多芯光纤传感器的制作方法进行了说明,介绍了多芯光纤传感器的发展过程和应用领域。（2）提出了一种基于三芯光纤反射结构的迈克尔逊液位传感器。实验证明,三芯光纤长度会影响传感器测量液位的灵敏度,传感长度的增加会使传感器灵敏度变低。研究了当三芯光纤为3cm时传感器的性能。用去离子水进行测量时,液位灵敏度为392.83pm/mm,线性度达到0.99946。传感器对液位变化的灵敏度会随液体折射率变大而提高,并且液位灵敏度对折射率的响应为4410.74351pm/mm/RIU。在20-90℃的去离子水中传感器性能十分稳定,最大的温度漂移为0.3001nm。（3）构造了一种基于单模光纤-无芯光纤-四芯光纤（Single-mode fiber-No-core fiber-Four-core fiber）迈克尔逊探针结构的液体折射率传感器。仿真结果表明:光在NCF中被激发,在NCF与FCF连接处耦合进FCF的纤芯与包层,干涉条纹由FCF的包层模式和各纤芯中纤芯模式发生干涉而产生。分别对传感器在不同溶液中的折射率敏感特性和温度敏感特性进行了探究。传感器在Na Cl、蔗糖和甘油配制的折射率溶液中的灵敏度分别为171.75346d B/RIU、121.40514d B/RIU和207.49878d B/RIU。传感器对温度的灵敏度为0.05nm/℃,温度的强度变化对折射率测量的影响十分小,几乎可以忽略,因此很好的避免了温度交叉敏感的问题。（4）提出了一种基于单模光纤-四芯光纤-薄芯光纤（Single-mode fiber-Four-core fiber-Thin-core fiber）迈克尔逊干涉结构传感器。运用更加简易镀银膜的方法在薄芯光纤端面沉积了一层反射膜,提高光的反射率。测试了传感器的折射率敏感特性,在氯化钠所配制的折射率匹配液中,灵敏度为137.317nm/RIU,通过线性拟合,线性度达到优异的0.999。测试了温度对传感器的影响,发现温度的改变对传感器的影响十分微弱,对温度不敏感。（5）提出了一种基于FBG级联的单模光纤-光子晶体光纤-七芯光纤（Singlemode fiber-Photonic-crystal fiber-Seven-core fiber）反射式干涉结构的双参量传感器。由于光子晶体与其他光纤熔接过程中会形成塌陷层,因此可作为传感结构的分束器和耦合器。为了使光谱更加平滑并减少杂峰的出现,在七芯光纤末端连接了法拉第旋光镜（FRM）。将FBG与该传感器进行级联,并对其进行应变和温度传感测试。干涉结构对应变敏感,传感器在0-1000με的应力下的灵敏度为-2.82pm/με,线性度为0.995。在此级联情况下,FBG对应变表现出微弱的灵敏性,对温度的灵敏度为11pm/℃。
白若兰[5]（2020）在《应力型保偏光纤及其偏振分束研究》文中研究说明光纤系统传输速率以及光纤陀螺仪等仪器对光纤偏振态的要求日益增高,促使了人们对偏振态系统控制等问题的研究。为了克服单模光纤在通信过程中呈现出偏振模色散的现象,我们在传统单模光纤的包层内人为设计应力区或增大纤芯的椭圆度,致使纤芯中产生了不对称的应力场,从而获得了偏振保持特性优异的保偏光纤。保偏光纤在相干通信、传感等领域均起着决定性的作用。因此,对保偏光纤的分析及其应用的拓展是至关重要的。本课题主要是在前人的基础上,对熊猫型保偏光纤、领结型保偏光纤的光学特性进行分析与总结,并在熊猫型保偏光纤的基础上,提出一种应力型双芯光纤可调谐偏振分束器。主要工作内容如下:本文首先对本课题的研究背景与意义进行介绍,并分析保偏光纤、双芯光纤和偏振分束器的国内外发展现状。其次研究了光纤波动传输理论与光弹性理论,简单介绍光纤数值分析方法以及有限元法模拟仿真软件。随后基于有限元法建立熊猫型保偏光纤和领结型保偏光纤模型,分析光纤截面的应力分布情况与双折射形成原因,通过改变应力区结构参数,来探究应力型保偏光纤的双折射变化趋势。然后介绍应力型双芯光纤偏振分束器的工作原理及性能指标,选择计算归一化功率差值绝对值的方法对偏振分束器长度进行计算。最后,通过对应力型双芯光纤偏振分束器的模场和特性分析,我们提出了一种可通过调控工作温度能够实现可实时调谐的偏振分束器,且该器件有较小的长度、较宽的工作带宽等优点。
张帆[6]（2020）在《基于多芯光纤的模间干涉型传感器研究》文中研究表明模间干涉型光纤传感器因其结构简单、制作方便、成本低、精度高等优点,受到学者的广泛研究,并成为光纤传感领域中重要的一部分。本论文基于多芯光纤,设计和制作了两种模间干涉型光纤传感结构,在实验上详细研究了所设计光纤传感结构在温度、应变、曲率和扭转等物理参量传感测量方面的传感特性,主要工作如下:1、论述了多芯光纤的发展和分类,详细介绍了多芯光纤传感器的研究现状;从麦克斯韦方程出发,分析了理想波导和光纤中的模式理论,并着重介绍了Sagnac和Mach-Zehnder两种常见模间干涉型传感器的原理,为传感器的设计提供了理论依据。2、设计并制作了一种基于多芯-保偏光纤结构的Sagnac干涉型传感器,阐述了该结构光纤传感器的传感原理,实验研究了该传感器的温度、应变和曲率传感特性,并实验验证了多芯光纤长度和保偏光纤长度对传感器灵敏度的影响。实验结果显示:多芯光纤长度和保偏光纤长度对传感器温度灵敏度都有一定影响,但不成规律变化,在本实验中由保偏光纤长度和多芯光纤长度变化带来的温度灵敏度波动分别为0.36nm/℃和0.77m/℃。当保偏光纤长度为10cm、多芯光纤长度为12cm时传感器获得最大的温度灵敏度为-2.38nm/℃,测量精度为0.08℃。保偏光纤和多芯光纤长度对传感器应变灵敏度具有较大影响,应变灵敏度随着保偏光纤长度的减小和多芯光纤长度的增长而变大。在多芯光纤长度为8cm、保偏光纤长度为4cm时传感器具有39.2pm/??的最大应变灵敏度,并且当多芯光纤长度一定的情况下保偏光纤越短应变灵敏度越高。曲率实验表明,保偏光纤长度和多芯光纤长度变化对曲率灵敏度有一定的影响,但是光纤长度和曲率灵敏度之间不存在明显线性关系,且保偏光纤和多芯光纤长度变化带来的曲率灵敏度波动分别为3.48nm/m-1和3.85nm/m-1,没有太大差别。当保偏光纤长度为6cm、多芯光纤长度为8cm时传感器获得最大的曲率灵敏度为17.58nm/m-1。该结构传感器获得较高的温度灵敏度,且在应变传感和曲率传感特性实验中表现出良好的线性响应度。3、设计并制作了一种基于多模-多芯-多模光纤结构的Mach-Zehnder干涉型传感器,实验研究了该传感器不同谐振波谷的应变、扭转和温度传感特性,结合同一谐振波谷温度和扭转的不同响应特性,探索了温度和扭转同时测量的可能性。在扭转测量实验中,顺时针扭转时,实验获得的最大波长灵敏度和强度灵敏度分别为13.8 pm/（rad/m）和1.837dB/（rad/m）;逆时针扭转时,最大波长灵敏度和最大强度灵敏度分别为-41pm/（rad/m）和-1.881dB/（rad/m）;传感器透射谱谐振波谷的强度随着顺时针扭转增大而增大,随着逆时针扭转增大而减小,因此可以通过谐振波谷强度的变化实现扭转方向的识别。在温度测量实验中,传感器的透射谱随着温度的增大发生明显的红移现象,得到的温度最大波长灵敏度和最大强度灵敏度分别为70pm/℃和-0.296dB/℃。在应变测量结果显示,该结构传感器应变强度灵敏度比扭转和温度的强度灵敏度低三个数量级,应变波长灵敏度比扭转和温度的波长灵敏度分别低一个数量级和两个数量级,可以认为该传感器对应变不敏感。此外,利用传感器谐振波谷的波长和强度对温度和扭转不同响应,结合敏感矩阵实现了温度-顺时针扭转和温度-逆时针扭转的双参量测量。
刘银萍[7]（2020）在《多芯和少模光纤的设计制备及应用研究》文中指出光纤作为通信媒质发展至今,其传输距离和带宽得到显着提升,衰减、色散、非线性等因素对其性能的限制则被逐步降低。目前,结合多种复用技术,普通单芯单模光纤的传输容量已逼近其香农极限。随着数字媒体,云计算,5G通信等业务的飞速发展,网络流量呈爆炸式增长,近十年来,为了进一步提高系统的传输容量,空分复用（Space Division Multiplexing,SDM）技术受到广泛关注,多芯光纤和少模光纤有望成为新一代大容量光纤通信系统中的核心传输媒介。在光纤传感领域,单模光纤非线性阈值低,信噪比受限,且拓展空间有限。多芯光纤和少模光纤具有多个空间信道,并且可以灵活控制模式特性,在分布式光纤传感领域也有巨大应用潜力。针对以上关注点,本文分别设计和制备了面向高速光互连应用的超宽带多芯光纤和少模光纤,可同时兼容单模和多模工作模式。另一方面,提出新型少模光纤,通过优化模式特性解决现行拉曼分布式温度传感系统空间分辨率和温度分辨率相互制约的问题。具体工作内容如下所述:（1）设计并制备了面向大规模数据中心的全波长七芯光纤,通过优化光纤的折射率分布和结构参数,使之能够同时兼容在850 nm处的多模传输以及在1310和1550 nm处的单模传输。全面探究了其带宽,色散,串扰,误差容限等性能。结果表明,该光纤在850 nm的模式群延时不超过0.112 ps/m,有效距离带宽积可达8.44 GHz·km,是OM4光纤的国际标准的1.8倍。同时,相对于单模光纤,其在1550 nm处的色度色散仅增大了1.23 ps/（km·nm）,在错位量不超过2μm时,可保证实效单模传输,附加耦合损耗,模式噪声等引入的影响基本可以忽略不计。所有纤芯同时工作时,在10 km范围内的最大芯间串扰不超过-43 d B。首次同时在850,1310和1550 nm处实现7×25 Gb/s的并行无误码传输,传输距离分别为300 m,12.4 km和10 km。（2）基于WKB理论分析了不同掺杂材料对光纤带宽与波长之间依赖性的影响,通过在包层中掺杂氟元素来降低少模光纤带宽对波长的敏感度,使之在850-940 nm具有较为均衡的带宽表现。测试结果表明,该光纤在850,880,910和940 nm处的模式带宽分别为6.5,6.9,4.9和4.0 GHz·km,满足短波分复用（Short Wavelength Division Multiplexing,SWDM）系统中OM5光纤的国际标准。另一方面,为了能够同时兼容SWDM系统和粗波分复用（Coarse Wavelength Division Multiplexing,CWDM）系统,纤芯的直径和纤芯—包层相对折射率差被优化至30μm和1.2%,并基于商用SWDM和CWDM收发模块分别在250 m和10 km的距离上实现了4×25 Gb/s的无误码传输。（3）设计并制备了面向拉曼分布式温度传感系统的芯径为24μm的少模光纤,通过优化折射率分布和纤芯尺寸达到抑制模间色散和增大有效模场面积的效果,缓解了传统基于多模光纤或者单模光纤的拉曼分布式温度传感系统中温度分辨率和空间分辨率相互制约的问题。在满注入条件下,采用所制备的少模光纤在25 km的距离内可达到1?C的温度分辨率和1.13 m的空间分辨率,同样情况下,使用OM2多模光纤温度分辨率虽然有0.3?C的提升,其空间分辨率劣化至2.58 m。在准单模注入条件下,在25 km范围内空间分辨率不受模式色散的影响,温度分辨率为4.7?C,相对于单模光纤有2.2?C的提升。综上所述,本文聚焦于面向光通信和光传感应用的新型多芯光纤和少模光纤的研究。提出两种面向光互连系统的高速超宽带多芯及少模光纤,可有效提高系统的传输容量和效率。同时利用少模光纤模场面积大和模式色散小的优势,优化现行拉曼分布式温度传感系统的温度分辨率和空间分辨率。
甘霖[8]（2020）在《基于弱耦合多芯光纤的光传输系统关键技术研究》文中研究表明随着物联网、智能手机与云端计算、智慧城市等新兴科技的兴起,以现有单模光纤为主要代表的光纤通信系统在未来五到十年内,通过采用多波段传输技术实现容量增长的方式将难以为继。空分复用技术（space division multiplexing,SDM）通过增加光纤空间通道密度的方式可实现传输系统信道数的迅速提升,以满足未来二十至三十年Pbit/s系统传输容量需求。结合集成光放大与集成光收发技术,空分复用技术可在系统成本与能效之间达到平衡,因此在过去十年间获得广泛关注并取得重要进展。论文围绕弱耦合多芯光纤（weakly-coupled multicore fiber,WC-MCF）的空分复用光传输系统中的关键技术开展研究,内容包括弱耦合多芯光纤信道及通信系统建模、弱耦合多芯光纤复用/解复用器（multiplexer/de-multiplexer,MUX/de-MUX）设计与制备、弱耦合多芯光纤短距强度调制/直接探测（intensity-modulation/direct-detection,IM/DD）系统与短距自相干系统实验、理论、以及仿真研究等方面。论文的主要研究成果包括:（1）基于有效折射率模型与模耦合理论建立了在弯曲与扭转情况下弱耦合多芯光纤芯间串扰（intercore crosstalk,IC-XT）模型,通过数值计算揭示了芯间串扰的频率相关特性的机理与演化规律。分析指出芯间串扰的频率相关特性主要由传输过程中不同频率光场积累相位存在显着不同导致,并最终由芯间走离与传输距离决定。最后通过实验与仿真证明芯间串扰在频域的去相关带宽随芯间相对延时差（芯间走离×传输距离）按分式线性函数规律演化。（2）搭建了基于耦合的非线性薛定谔方程的弱耦合多芯光纤信道模型,提出芯间串扰可采用耦合矩阵与相位传递函数进行精确描述。在保证10-8%相对误差情况下,通过频域下采样耦合矩阵的方式实现弱耦合多芯光纤信道模型计算效率约10倍提升,从而提高了通信系统的仿真效率。进一步仿真验证了信道模型对随机耦合多芯光纤的适用性。（3）为精确研究弱耦合多芯光纤中的芯间串扰,设计并制备了包层直径为125μm的沟道辅助型多包层拉锥用桥纤,可适用于纤芯间距30μm以上的多芯光纤复用/解复用器制备。基于此桥纤进一步设计并制备了低串扰熔融拉锥型7芯光纤复用/解复用器,实现所有通道芯间串扰低于-62dB,插入损耗低于1.2dB,回波反射低于-58dB的良好性能。（4）研究了基于弱耦合多芯光纤的短距强度调制/直接探测光传输。研究了脉冲振幅调制（pulse amplitude modulation,PAM）格式在不同条件下芯间串扰对系统传输性能的影响。针对两种典型传输方案,通过实验、理论、以及仿真揭示了由芯间串扰导致的载波拍频损伤对信噪比会产生额外恶化。在最差1-d B信噪比恶化门限下,芯间串扰容忍门限下降约20dB。进一步实验研究了PAM,载波抑制幅度相位调制（carrier-less amplitude and phase modulation,CAP）,以及离散多音调制（discrete multitone modulation,DMT）等三种调制格式对载波拍频损伤的容忍特性。实验结果表明CAP调制格式对载波拍频损伤具有良好的容忍特性。最后相关结果有助于此场景下弱耦合多芯光纤设计以及其直接探测传输系统的分析与优化。（5）研究了基于弱耦合多芯光纤的短距自相干探测光传输。研究了对自相干系统本振光功率的影响,指出在1dB信噪比代价门限情况下,经多芯光纤传输后的最小本振光功率应高于-13dBm,对应17dB的本振光功率预算。进一步研究了光纤相对延时差致相位噪声的影响,指出对于所采用DFB激光器若要求所有符号相位噪声小于0.1rad,所采用弱耦合多芯光纤的芯间相对延时差应小于1ns。采用正交相移键控（quadrature phase shift keying,QPSK）调制格式与64-正交幅度调制（64-quadrature amplitude modulation,QAM）格式研究了芯间串扰对本振光、对信号光、以及同时对本振光与信号光产生影响时的系统性能恶化特性,指明芯间串扰在相干系统中可近似为加性高斯白噪声,信号恢复后信噪比的仿真与理论分析结果与实验相吻合。最后相关结论有助于此场景下弱耦合多芯光纤的设计以及其自相干探测传输系统的分析与优化。
刘银[9]（2020）在《扭转型光纤器件及其传感特性研究》文中认为近年来,为了满足航空航天领域对现代飞行器提出兼具多种气动外形的需求,柔性蒙皮因其可以改变飞行器外形结构而得到国内外的广泛关注。通过改变飞行器柔性蒙皮的外形能够获得所需的气动特性,从而提高飞行器的性价比。在智能柔性机翼连续变体过程中,形变和飞行环境监测信息的获取与反馈是实现智能蒙皮的瓶颈之一。本论文以单螺旋和多螺旋扭转结构为核心,设计制作了多种结构的光纤传感器实现了可判别方向扭转、矢量弯曲、气压、湿度等传感量的测量。在不同光纤结构的基础上通过增敏处理研究了若干新颖功能应用,扩展了扭转型光纤传感器的用途。具体工作包括以下几个方面:首先,针对多芯光纤光栅阵列制备效率低的问题,采用离焦相位掩模制备方法在多芯光纤上制备光纤布拉格光栅（Fiber Bragg grating,FBG）。在边芯三角形排布的四芯光纤（Triangularfourcore fiber,TFCF）上制备了 FBG 阵列。对 TFCF FBG 阵列的矢量弯曲、温度、应变和扭转等传感特性进行了研究。为了增强TFCF FBG的扭转传感能力,在TFCF上制备了大螺距单螺旋扭转结构,在扭转区域制备FBG并对扭转型TFCF FBG样品进行了可判别方向扭转、矢量弯曲、温度、应变等物理量的传感测量。其次,提出离心扭转变形区域（Off-axis twisted deformation,OATD）作为光分束器和合束器,基于一对OATD构建了马赫-增德尔干涉仪（Mach-Zehnderinterferometer,MZI）并实现了可分辨方向的扭转和应变的同时测量。实验结果显示,OATDs-MZI样品具有非常好的扭转和应变分辨率,其扭转和应变分辨率分别为±0.061 1rad/m和±0.8232με。在OATDs-MZI两个形变点之间的单模光纤（Singlemodefiber,SMF）包层上采用飞秒激光蚀刻了微槽进行气压传感。基于空气微槽的OATDs-MZI的气压灵敏度为-5.183nm/MPa,温度交叉灵敏度为13.3kPa/℃。在OATDs-MZI两个形变点之间SMF的纤芯中采用飞秒激光蚀刻了微腔进行相对湿度（Relative humidity,RH）的传感。在不使用任何湿度敏感材料的情况下,样品的湿度灵敏度为-0.144nm/%RH,并且可以实现约68ms的超快湿度响应。再次,提出了一种基于离心多螺旋扭转结构的长周期光纤光栅（Off-axis spiral long periodfibergrating,OAS-LPFG）,分析了 OAS-LPFG模式耦合的偏振依赖特性。对OAS-LPFG样品的扭转、温度、应变、弯曲等传感特性进行了研究。在等螺距离心多螺旋扭转结构的基础上提出了一种基于变螺距离心多螺旋扭转结构（Varible pitch off-axis spiral structure,VPOASS）的啁啾长周期光纤光栅,在VPOASS表面镀制金膜,然后沉积二硫化钨（Tungsten disulfide,WS2）纳米材料制备了一种用于乙醇蒸汽浓度光纤表面等离子共振（Surfaceplasmonresonance,SPR）传感器。通过监测多个共振波谷的损耗强度,可以对乙醇蒸汽浓度、湿度和温度同时进行测量,其分辨率分别为±0.030mg/L、±0.035%RH 和±0.010℃。最后,针对大部分干涉型扭转传感器灵敏度不高和不能判别扭转方向的问题,提出了一种基于混合级联结构的可分辨扭转方向的高灵敏度光纤扭转传感器。高扭转灵敏度是由于多模干涉仪（Multimode interferometer,MMI）和多螺旋结构辅助的MZI之间存在空间频率差而产生的游标效应。利用逆快速傅里叶变换（Inverse fast Fourier transform,IFFT）恢复包络光谱。基于SMF、多模光纤（Multi-modefiber,MMF）和TFCF的混合级联结构在单端应用中非常困难,为了解决上述问题,基于SMF、MMF和TFCF提出了一种迈克尔逊干涉仪（Michelson interferometer,MI）。在上述MI的基础上提出了一种基于明胶涂覆螺旋扭转结构增敏的光纤湿度探针。在基于SMF-MMF-TFCF-MMF-SMF（SMTMS）混合级联结构的基础上,提出了一种基于多螺旋扭转结构辅助和氧化石墨烯（Graphene oxide,GO）涂覆的湿度传感器,并对其进行了实验验证。本文以扭转结构为基础提出了多种光纤结构,实现了智能柔性蒙皮形变传感和飞行环境监测,为智能柔性蒙皮的实现提供了技术储备。
郭清清[10]（2020）在《基于分布式光栅阵列光纤的曲线形态感知技术研究》文中研究说明随着科技的快速发展,诸多空间可伸展的柔性线状结构现已广泛应用于侵入式医疗领域,通过内窥镜、导管或者医生引导的机器人进入人体内进行微创手术,可减少病患疼痛、降低感染风险。在内窥镜、微创导管等医疗器械的使用过程中,手术管弯曲路径及弯曲程度的不可视性增大了医护人员的操作难度和手术风险,因此,对侵入式手术导管的实时路径追踪及其形态感知至关重要。目前,传统的基于磁场、超声波、应变片等形态感知技术存在着易受电磁干扰、尺寸大、成像不清晰等缺陷已无法满足精密医疗领域的使用需求。光纤布喇格光栅作为一种光纤传感器,相较于传统的电子类传感器,具有质量轻、抗电磁干扰、反射损耗低、易于构建大容量复用阵列集等诸多优良特性,但现有的导管曲线形态感知存在传感器制作误差大、光栅密度及空间分辨率低、易产生非均匀应变等问题,在手术管的路径还原及形态感知准确性上存在缺陷。本文针对现有基于光纤传感的曲线形态还原技术中存在的问题,深入研究了基于反射式光栅阵列光纤的准分布式传感技术,采用单芯密集光栅阵列光纤及多芯光纤光栅阵列传感器,结合光频域反射解调技术,设计了光纤二维及三维位姿曲线分布式曲挠率检测及曲线还原方法,并基于光纤三维位姿曲线扭转补偿方法,修正传感器内部扭转角度误差,实现了高精度的光纤二维及三维位姿曲线还原。主要研究工作如下:（1）光纤光栅的曲挠率传感研究。结合耦合模式理论建立反射型布喇格光栅光谱的数学模型,研究均匀温度场和应变场作用下的光栅中心波长与温度和应变的变化关系;根据温度及应变传感机理分析二维曲线曲率与光栅中心波长漂移量间的对应关系,建立温度解耦的单芯光纤光栅的曲率传感模型;结合多芯光纤的物理结构特征,推导多芯光纤的纤芯应变差异与三维曲线曲率、挠率的对应关系,建立多芯光纤光栅的曲率、挠率传感模型。（2）光栅阵列光纤的参数设计及其解调方法研究。根据反射型光栅光谱的数学模型对非均匀应变物理场作用下不同栅长参数的光栅光谱进行数值仿真,结合光谱形态、反射率及光谱3d B带宽等指标对比分析各参数光栅的光谱响应性能;研究多芯光纤的弯曲传输特性,分析芯间距参数对多芯光纤纤芯间串扰的影响;研究基于光频域反射技术的光纤光栅阵列解调原理与方法,实现高空间分辨率、高波长精度的光栅阵列光纤的光栅位置及波长解调。（3）基于离散曲挠率数据的曲线形态重构算法的研究及曲线形态感知系统的设计。研究基于分布式离散曲率的二维曲线重构算法,结合单芯光纤光栅曲率传感模型进一步设计基于单芯密集光栅阵列光纤的二维曲线形态还原系统;根据建立的三芯光纤曲率、挠率传感模型,研究基于分布式曲率、挠率的三维曲线重构方法;针对现有三维曲线还原方法中存在扭转误差的问题,提出三维曲线扭转误差补偿方法,并通过仿真验证其必要性与正确性;结合扭转补偿方法进一步设计基于三芯光栅阵列光纤的三维曲线形态还原系统。（4）基于光栅阵列光纤的曲线形态感知实验验证。结合光栅阵列光纤的参数设计,进行单芯及三芯光栅阵列光纤的制备;分别搭建二维及三维曲线形态感知系统,验证二维及三维曲线重构方法的正确性,分析二维、三维曲线还原精度,并验证三维曲线扭转补偿方法的有效性及可行性;根据三维曲线还原算法设计实现客户端处理程序,实现实时的光纤位姿曲线还原。
二、The Coupling Waves of Multicore-Fiber（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、The Coupling Waves of Multicore-Fiber（论文提纲范文）
（1）基于非线性机理的模式转换方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 引言 |
| §1.2 研究背景及意义 |
| §1.2.1 四波混频效应 |
| §1.2.2 布拉格散射效应 |
| §1.2.3 相位共轭效应 |
| §1.3 国内外研究现状 |
| §1.3.1 少模光纤IM-FWM研究现状 |
| §1.3.2 BS-FWM研究现状 |
| §1.3.3 PC-FWM研究现状 |
| §1.4 本文主要研究内容及章节安排 |
| 第二章 少模光纤及其非线性效应 |
| §2.1 光纤基本结构参数及非线性效应 |
| §2.1.1 光纤基本结构及分类 |
| §2.1.2 少模光纤的主要参数 |
| §2.2 基本理论 |
| §2.2.1 FWM原理 |
| §2.2.2 耦合波方程 |
| §2.3 数值算法设计 |
| §2.3.1 基于遗传算法的少模光纤结构优化设计 |
| §2.3.2 四阶龙格库塔法 |
| §2.4 本章小结 |
| 第三章 基于BS-FWM非线性模式转换研究 |
| §3.1 BS-FWMF非线性模态转换理论建模 |
| §3.1.1 理论推导 |
| §3.1.2 BS-FWM理论模型 |
| §3.2 光纤结构优化 |
| §3.2.1 光纤结构优化要求 |
| §3.2.2 GI光纤结构参数优化结果 |
| §3.3 光纤结构参数波动的敏感性分析 |
| §3.3.1 光纤结构参数波动对相位失配的影响分析 |
| §3.3.2 光纤结构参数波动对相位匹配波长的影响分析 |
| §3.4 数值计算结果与分析讨论 |
| §3.4.1 相位匹配情况分析 |
| §3.4.2 泵浦波长对转换效率与转换带宽的影响分析 |
| §3.4.3 光纤长度对转换效率和转换带宽的影响分析 |
| §3.4.4 泵浦功率对转换效率和转换带宽的影响分析 |
| §3.5 本章小结 |
| 第四章 基于PC-FWM非线性模式转换研究 |
| §4.1 PC非线性模态转换理论建模 |
| §4.1.1 理论推导 |
| §4.1.2 PC-FWM理论模型 |
| §4.2 光纤结构参数优化 |
| §4.2.1 GI和SI光纤结构参数优化要求 |
| §4.2.2 GI和SI光纤优化结果 |
| §4.3 光纤结构参数波动的敏感性分析 |
| §4.3.1 光纤结构参数波动对相位失配的影响分析 |
| §4.3.2 光纤结构参数波动对相位匹配波长的影响分析 |
| §4.4 数值计算结果与分析讨论 |
| §4.4.1 相位匹配情况分析 |
| §4.4.2 泵浦波长对转换效率与转换带宽的影响分析 |
| §4.4.3 光纤长度对转换效率和转换带宽影响分析 |
| §4.4.4 泵浦功率对转换效率和转换带宽影响分析 |
| §4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| §5.1 总结 |
| §5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士期间的主要研究成果 |
（2）少模多芯光纤传输系统中编码调制和信道均衡算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 空分复用系统中的MIMO均衡技术 |
| 1.2.2 高速光通信系统中的编码调制技术 |
| 1.3 论文的主要内容 |
| 1.4 论文的结构 |
| 第二章 空分复用通信系统中的关键技术 |
| 2.1 空分复用光纤通信系统的信道类型 |
| 2.1.1 少模光纤 |
| 2.1.2 多芯光纤 |
| 2.2 基于空分复用技术的光纤通信系统中关键技术分析 |
| 2.2.1 光空分复用和解复用技术 |
| 2.2.2 基于空分复用系统的光纤放大技术 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于七芯三模光纤传输系统的模型分析 |
| 3.1 光信号损伤类型分析 |
| 3.1.1 光纤中的色散效应 |
| 3.1.2 光纤中的非线性效应 |
| 3.1.3 少模光纤中的模式耦合效应 |
| 3.1.4 多芯光纤中的芯间串扰分析 |
| 3.2 七芯三模光纤信道链路模型建立 |
| 3.3七芯三模光纤信道仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 七芯三模光纤传输系统中的MIMO均衡算法研究 |
| 4.1 光通信系统中的数字信号处理模块 |
| 4.2 几种常用的MIMO均衡算法 |
| 4.2.1 恒模算法(CMA) |
| 4.2.2 多恒模算法(CMMA) |
| 4.2.3 方形轮廓线算法(SCA) |
| 4.3 变步长方形轮廓线算法(VSS-SCA) |
| 4.4 VSS-SCA-CMMA联合判决MIMO均衡算法 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于OFDM调制格式的少模多芯光纤传输系统 |
| 5.1 OFDM系统的发展演变 |
| 5.2 OFDM原理 |
| 5.3 OFDM系统中的关键参数 |
| 5.4 OFDM在少模多芯光纤传输系统中的应用 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 工作总结 |
| 6.1 论文工作内容总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
（3）基于多芯光纤光栅的井中地震波三维矢量检波技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 井中地震勘探技术概述 |
| 1.2.1 地震勘探方法简介 |
| 1.2.2 井中地震勘探方法 |
| 1.2.3 地震勘探技术发展趋势 |
| 1.3 光纤检波技术国内外研究现状 |
| 1.3.1 光纤分布式声波探测技术 |
| 1.3.2 光纤干涉型检波技术 |
| 1.3.3 光纤激光器型检波技术 |
| 1.3.4 光纤光栅型检波技术 |
| 1.4 多芯光纤的发展及应用 |
| 1.4.1 多芯光纤概述 |
| 1.4.2 多芯光纤在通信系统中的发展和应用 |
| 1.4.3 多芯光纤在传感技术中的发展和应用 |
| 1.5 论文研究内容和创新点 |
| 1.6 论文结构 |
| 第二章 多芯光纤光栅理论及制备技术研究 |
| 2.1 FBG基础理论及特性 |
| 2.1.1 耦合模理论 |
| 2.1.2 传感特性 |
| 2.2 FBG的制备机理及方法 |
| 2.2.1 FBG制备机理 |
| 2.2.2 FBG刻写方法 |
| 2.3 多芯光纤FBG制备 |
| 2.3.1 多芯光纤FBG制备系统 |
| 2.3.2 多芯光纤FBG写制 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 多芯光纤三维矢量检波机理研究 |
| 3.1 三维矢量检波理论 |
| 3.1.1 三维矢量检波原理 |
| 3.1.2 光纤加速度检波理论 |
| 3.1.3 光纤三维检波的常用方法 |
| 3.2 多芯光纤弯曲传感特性研究 |
| 3.2.1 弯曲引起的折射率变化和位移关系 |
| 3.2.2 基于干涉结构的多芯光纤弯曲特性研究 |
| 3.2.3 基于多芯光纤FBG的弯曲特性研究 |
| 3.3 多芯光纤三维矢量振动检测原理 |
| 3.3.1 三维矢量振动作用分析 |
| 3.3.2 振动方向识别原理 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 多芯光纤三维矢量检波器研制 |
| 4.1 检波器的设计制作 |
| 4.1.1 检波器结构设计 |
| 4.1.2 多芯光纤FBG的制备 |
| 4.1.3 检波器装配封装 |
| 4.2 三维振动加速度检测实验 |
| 4.2.1 振动响应测试 |
| 4.2.2 Z方向振动测试分析 |
| 4.2.3 圆柱坐标平面振动测试分析 |
| 4.3 三维矢量检测性能分析 |
| 4.3.1 方位角重构 |
| 4.3.2 检波器性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 多芯光纤三维矢量检波器系统化研究 |
| 5.1 多级复用方案研究 |
| 5.1.1 可复用检波器的结构设计 |
| 5.1.2 可复用检波器的制作 |
| 5.1.3 实验结果及分析 |
| 5.2 井中地震多芯光纤检波系统研究 |
| 5.2.1 井中地震检波器应用场景 |
| 5.2.2井中地震勘探检波系统 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.1.1 完成的工作 |
| 6.1.2 特色和创新点 |
| 6.1.3 存在的问题 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
| 作者简介 |
（4）基于多芯光纤迈克尔逊干涉型传感器的设计及其性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 光纤传感器发展概述 |
| 1.2 光纤传感器的分类 |
| 1.3 干涉式光纤传感器的类型 |
| 1.3.1 法布里-珀罗干涉仪 |
| 1.3.2 马赫曾德尔干涉仪 |
| 1.3.3 迈克尔逊干涉仪 |
| 1.3.4 光纤萨格纳克干涉仪 |
| 1.3.5 光纤迈克尔逊干涉仪的应用 |
| 1.4 光纤微结构制备方法 |
| 1.4.1 腐蚀法微结构加工技术 |
| 1.4.2 熔接法微结构加工技术 |
| 1.4.3 锥形微结构加工技术 |
| 1.5 多芯光纤简介 |
| 1.5.1 多芯光纤的概述 |
| 1.5.2 多芯光纤的结构设计 |
| 1.5.3 多芯光纤传感器发展近况 |
| 1.6 本文主要研究内容及章节安排 |
| 2 基于三芯光纤反射结构的迈克尔逊液位传感器 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 传感器工作原理 |
| 2.2.1 三芯光纤反射结构的迈克尔逊传感原理 |
| 2.2.2 数值模拟 |
| 2.3 实验及传感性能探究 |
| 2.3.1 传感结构制作 |
| 2.3.2 实验装置 |
| 2.3.3 液位与温度实验 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于SMF-NCF-FCF光纤迈克尔逊探针结构的液体折射率传感器 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 传感器工作原理 |
| 3.2.1 光纤迈克尔逊探针结构的传感原理 |
| 3.2.2 仿真和模拟 |
| 3.3 实验及传感性能探究 |
| 3.3.1 传感器的制作 |
| 3.3.2 实验装置 |
| 3.3.3 折射率实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于SMF-FCF-TCF光纤迈克尔逊干涉型折射率传感器 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 实验及传感性能探究 |
| 4.2.1 传感器的制作 |
| 4.2.2 实验装置 |
| 4.2.3 折射率实验 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 FBG级联SMF-PCF-SCF反射式干涉结构传感特性探究 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 传感器工作原理 |
| 5.2.1 FBG级联SMF-PCF-SCF反射式干涉结构传感原理 |
| 5.3 实验及传感性能探究 |
| 5.3.1 传感器的制作 |
| 5.3.2 应变传感实验及数据分析 |
| 5.3.3 温度传感实验及数据分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论和展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在校期间发表的学术论文及取得的研究成果 |
（5）应力型保偏光纤及其偏振分束研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 保偏光纤研究现状 |
| 1.2.2 双芯光纤研究现状 |
| 1.2.3 偏振分束器研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 保偏光纤的基本理论及其研究方法 |
| 2.1 光纤传输基本理论 |
| 2.1.1 射线理论 |
| 2.1.2 波动理论 |
| 2.2 光弹性理论 |
| 2.2.1 应力与折射率关系 |
| 2.2.2 应变与折射率关系 |
| 2.3 光纤数值分析方法 |
| 2.3.1 光纤数值分析方法 |
| 2.3.2 有限元分析法 |
| 2.4 应力型保偏光纤特性 |
| 2.4.1 光纤热应力的有限元法 |
| 2.4.2 光纤的模式特性 |
| 2.4.3 光纤的色散特性 |
| 2.4.4 光纤模式的双折射特性 |
| 2.5 有限元软件COMSOL Multiphysics软件简介 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 应力型保偏光纤的光学特性分析 |
| 3.1 熊猫型保偏光纤 |
| 3.1.1 熊猫型保偏光纤结构设计 |
| 3.1.2 熊猫型保偏光纤模式特性分析 |
| 3.1.3 熊猫型保偏光纤模式双折射特性分析 |
| 3.1.4 熊猫型保偏光纤应力区对双折射影响 |
| 3.2 领结型保偏光纤 |
| 3.2.1 领结型保偏光纤结构设计 |
| 3.2.2 领结型保偏光纤模式特性分析 |
| 3.2.3 领结型保偏光纤模式双折射特性分析 |
| 3.2.4 领结型保偏光纤应力区对双折射影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 基于应力型双芯光纤的可调谐偏振分束器 |
| 4.1 应力型双芯光纤偏振分束器 |
| 4.1.1 偏振分束器的耦合原理 |
| 4.1.2 偏振分束器的性能指标 |
| 4.2 应力型双芯光纤偏振分束器的设计思路 |
| 4.2.1 应力型双芯光纤偏振分束器结构设计 |
| 4.2.2 应力型双芯光纤偏振分束器模场分析 |
| 4.2.3 偏振分束器的长度计算方法 |
| 4.3 应力型双芯光纤偏振分束器的优化设计 |
| 4.3.1 应力型双芯光纤偏振分束器特性分析 |
| 4.3.2 基于应力型双芯光纤可调谐偏振分束器 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）基于多芯光纤的模间干涉型传感器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景和意义 |
| 1.2 光纤传感器及多芯光纤概述 |
| 1.2.1 光纤传感器 |
| 1.2.2 多芯光纤 |
| 1.3 多芯光纤传感器研究现状 |
| 1.4 本文主要内容 |
| 第2章 干涉型光纤传感器原理 |
| 2.1 光纤模间干涉原理分析 |
| 2.1.1 理想波导中的模式 |
| 2.1.2 光纤中的模式干涉理论 |
| 2.2 Sagnac干涉型光纤传感器原理 |
| 2.3 Mach-Zehnder干涉型光纤传感器原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于多芯-保偏光纤结构的光纤传感器设计与研究 |
| 3.1 传感器制作和传感原理 |
| 3.2 传感特性研究 |
| 3.2.1 温度特性研究 |
| 3.2.2 应变传感特性 |
| 3.2.3 曲率传感特性 |
| 3.3 偏振控制器对传感器灵敏度的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于多模-七芯-多模结构光纤传感器设计与研究 |
| 4.1 传感器的制作和传感原理 |
| 4.2 传感特性研究 |
| 4.2.1 应变传感特性 |
| 4.2.2 扭转传感特性 |
| 4.2.3 温度传感特性 |
| 4.3 双参量解调研究 |
| 4.3.1 双参量同时测量基本原理 |
| 4.3.2 温度-扭转同时测量 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间获得的成果和参与的项目 |
| 致谢 |
（7）多芯和少模光纤的设计制备及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 多芯和少模光纤在光通信领域的研究现状 |
| 1.3 多芯和少模光纤在光传感领域的研究现状 |
| 1.4 论文结构与研究内容概述 |
| 第二章 多芯和少模光纤的理论研究 |
| 2.1 多芯光纤串扰的研究 |
| 2.1.1 模式耦合理论与能量耦合理论 |
| 2.1.2 仿真结果分析 |
| 2.2 少模光纤模式色散的计算 |
| 2.3 弯曲损耗的产生机理与计算 |
| 第三章 面向高速高密度光互连的全波长多芯光纤 |
| 3.1 多芯光纤的设计 |
| 3.2 多芯光纤及其扇入扇出设备的制备 |
| 3.2.1 多芯光纤的制备 |
| 3.2.2 扇入扇出设备的制备 |
| 3.3 多芯光纤的测试 |
| 3.3.1 损耗谱测试 |
| 3.3.2 芯间串扰测试 |
| 3.3.3 色散测试 |
| 3.3.4 误差容限测试 |
| 3.4 扇入扇出设备的测试 |
| 3.5 基于多芯光纤的传输实验 |
| 3.5.1 850 nm的传输实验结果 |
| 3.5.2 1310 nm的传输实验结果 |
| 3.5.3 1550 nm的传输实验结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 面向高速光互连的宽带少模光纤 |
| 4.1 宽带少模光纤的设计 |
| 4.1.1 WKB理论 |
| 4.1.2 光纤材料对带宽的影响 |
| 4.1.3 少模光纤参数优化 |
| 4.2 宽带少模光纤制备与测试 |
| 4.2.1 带宽测试 |
| 4.2.2 色散测试 |
| 4.2.3 误差容限测试 |
| 4.3 基于宽带少模光纤的传输实验 |
| 4.3.1 基于SWDM系统的传输实验 |
| 4.3.2 基于CWDM系统的传输实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 面向拉曼分布式温度传感的新型少模光纤 |
| 5.1 拉曼分布式温度传感原理 |
| 5.2 面向拉曼分布式温度传感的少模光纤设计与制备 |
| 5.3 拉曼分布式光纤温度传感系统 |
| 5.3.1 关键器件的选取及参数说明 |
| 5.3.2 衰减补偿 |
| 5.3.3 信噪比提升方法 |
| 5.4 实验结果与分析 |
| 5.4.1 主要技术指标 |
| 5.4.2 少模工作状态下实验效果 |
| 5.4.3 准单模工作状态下实验效果 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 附录A 基于少模光纤的分布式布里渊动态光栅传感 |
| A.1 布里渊动态光栅的传感机理 |
| A.2 少模光纤布里渊动态光栅的产生与测量 |
| A.2.1 基于单泵浦环行腔结构的布里渊动态光栅 |
| A.2.2 布里渊动态光栅的测量 |
| A.3 基于少模布里渊动态光栅的多参量传感 |
| A.3.1 布里渊动态光栅频移与温度、应变的关系 |
| A.3.2 多参量传感的分离误差与可行性分析 |
| A.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 攻读学位期间参与的项目 |
| 攻读学位期间申请的专利 |
（8）基于弱耦合多芯光纤的光传输系统关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 光纤通信系统发展趋势 |
| 1.2 空分复用光纤分类 |
| 1.3 多芯光纤在不同传输场景中的研究现状 |
| 1.4 论文结构安排 |
| 1.5 主要研究内容与创新点 |
| 2 弱耦合多芯光纤信道模型 |
| 2.1 芯间串扰的表征与建模 |
| 2.2 信道模型基础理论 |
| 2.3 弱耦合多芯光纤信道建模 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 低串扰多芯光纤复用/解复用器 |
| 3.1 空分复用光纤复用/解复用器研究现状 |
| 3.2 沟道辅助型多包层桥纤设计与制备 |
| 3.3 熔融拉锥型复用/解复用器制备与测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于弱耦合多芯光纤的短距直检光传输系统 |
| 4.1 弱耦合多芯光纤直检光传输系统 |
| 4.2 芯间串扰损伤测试结果与分析 |
| 4.3 芯间串扰致载波拍频损伤测试结果与分析 |
| 4.4 不同调制格式对载波拍频损伤容忍测试结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于弱耦合多芯光纤的短距自相干光传输系统 |
| 5.1 自相干系统设计与实验方案简介 |
| 5.2 本振光功率预算测试 |
| 5.3 相对延时差致相位噪声的测试与分析 |
| 5.4 芯间串扰的测试与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表论文目录 |
| 附录2 攻读博士学位期间公开的专利 |
| 附录3 缩略词汇表 |
（9）扭转型光纤器件及其传感特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 本课题目的与意义 |
| 1.2 光纤传感器在形变和飞行环境传感方面的应用 |
| 1.3 光纤光栅与光纤干涉仪的分类 |
| 1.3.1 光纤光栅型传感器 |
| 1.3.2 光纤干涉型传感器 |
| 1.4 光纤螺旋扭转结构 |
| 1.4.1 单螺旋扭转结构 |
| 1.4.2 多螺旋扭转结构 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 基于多芯光纤FBG阵列的多功能传感器 |
| 2.1 TFCF热扩散耦合技术 |
| 2.1.1 TFCF的热扩散耦合理论分析 |
| 2.1.2 TFCF热扩散耦合仿真 |
| 2.1.3 TFCF热扩散耦合实验 |
| 2.2 TFCF FBG弯曲与扭转的传感机理研究 |
| 2.2.1 TFCF FBG弯曲传感机理研究 |
| 2.2.2 扭转型TFCF FBG扭转传感机理研究 |
| 2.3 离焦掩膜版法制备TFCF FBG阵列 |
| 2.4 TFCF FBG的传感特性研究 |
| 2.5 扭转型TFCF FBG的传感特性研究 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于离心扭转结构MZI的传感特性研究 |
| 3.1 传感器的制作和测试 |
| 3.1.1 离心扭转型MZI的传输特性 |
| 3.1.2 离心扭转型MZI的制作方法 |
| 3.1.3 离心扭转型MZI的光谱特性 |
| 3.2 离心扭转型MZI传感特性研究 |
| 3.2.1 离心扭转型MZI扭转传感特性研究 |
| 3.2.2 离心扭转型MZI应变传感特性研究 |
| 3.2.3 离心扭转型MZI温度传感特性研究 |
| 3.2.4 离心扭转型MZI的交叉敏感问题 |
| 3.3 基于微槽的OATDs-MZI气压传感特性 |
| 3.3.1 飞秒激光加工微槽方法 |
| 3.3.2 基于微槽的OATDs-MZI光谱传输特性 |
| 3.3.3 基于微槽的OATDs-MZI气压传感特性 |
| 3.4 基于微腔的OATDs-MZI的湿度传感特性 |
| 3.4.1 基于空气微腔的OATDs-MZI的光场传输特性 |
| 3.4.2 基于空气微腔的OATDs-MZI湿度传感特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于多螺旋扭转结构的LPFG |
| 4.1 基于多螺旋扭转结构的LPFG光场特性 |
| 4.1.1 电弧放电法制备OAS-LPFG |
| 4.1.2 OAS-LPFG光场传输特性研究 |
| 4.1.3 OAS-LPFG光场传输仿真和分析 |
| 4.2 OAS-LPFG传感特性研究 |
| 4.3 基于WS_2涂覆扭转型啁啾LPFG的乙醇蒸汽SPR传感器 |
| 4.3.1 乙醇蒸汽浓度光纤SPR传感器的传感机理 |
| 4.3.2 乙醇蒸汽浓度光纤SPR传感器的制备方法 |
| 4.3.3 光纤SPR传感器的乙醇蒸汽浓度传感特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于多螺旋扭转结构的复合型光纤传感器 |
| 5.1 基于改进游标效应的高灵敏度扭转传感技术研究 |
| 5.1.1 高灵敏度扭转传感器透射光传输特性 |
| 5.1.2 制备方法与包络谱特征提取 |
| 5.1.3 高灵敏度扭转传感器传感特性研究 |
| 5.2 基于明胶涂覆的复合型光纤传感器 |
| 5.2.1 传感器的结构与制备 |
| 5.2.2 基于明胶涂覆的湿度传感器制备方法 |
| 5.2.3 基于明胶涂覆的MI传感器的湿度传感特性研究 |
| 5.3 基于GO涂覆的扭转型MZI湿度传感器 |
| 5.3.1 基于GO涂覆的湿度传感器的光场传输特性研究 |
| 5.3.2 基于GO涂覆的湿度传感器的制备方法 |
| 5.3.3 基于GO涂覆的湿度传感器的传感特性研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（10）基于分布式光栅阵列光纤的曲线形态感知技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究目的与意义 |
| 1.3 相关领域国内外研究现状分析 |
| 1.3.1 基于电类传感器的形态感知技术研究现状 |
| 1.3.2 基于光纤传感的形态感知技术研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容及组织结构 |
| 第2章 基于光栅阵列光纤的分布式曲挠率传感研究 |
| 2.1 光纤光栅曲线形态参数传感原理 |
| 2.1.1 光纤光栅及其温度应变传感原理 |
| 2.1.2 单芯光纤光栅的曲率传感模型 |
| 2.1.3 多芯光纤光栅的曲挠率传感模型 |
| 2.2 基于形态感知的光栅阵列光纤参数研究 |
| 2.2.1 非均匀应变下的光纤光栅参数设计 |
| 2.2.2 多芯光纤弯曲传输特性研究 |
| 2.3 基于光频域反射的光栅阵列光纤的解调方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于光栅阵列光纤的曲线还原方法的研究 |
| 3.1 基于单芯光栅阵列光纤的二维曲线还原方法 |
| 3.1.1 基于分布式曲率的二维曲线重构算法 |
| 3.1.2 光纤二维位姿曲线形态感知系统的设计 |
| 3.2 基于三芯光栅阵列光纤的三维曲线还原方法 |
| 3.2.1 基于分布式曲挠率的三维空间曲线重构算法 |
| 3.2.2 基于三维曲线还原的扭转补偿方法的设计与仿真 |
| 3.2.3 光纤三维位姿曲线形态感知系统的设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 基于光栅阵列光纤的曲线形态感知系统性能验证 |
| 4.1 光栅阵列光纤传感器的制备 |
| 4.2 光纤位姿曲线形态感知系统的验证与分析 |
| 4.2.1 光纤的位姿参数传感实验与分析 |
| 4.2.2 光纤的位姿曲线形态感知实验与分析 |
| 4.3 三维曲线扭转补偿方法的验证与分析 |
| 4.4 基于光栅阵列光纤的实时曲线还原软件设计与实现 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 全文工作总结 |
| 5.2 下一步工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文与成果 |
四、The Coupling Waves of Multicore-Fiber（论文参考文献）
- [1]基于非线性机理的模式转换方法研究[D]. 杨龙涛. 桂林电子科技大学, 2021(02)
- [2]少模多芯光纤传输系统中编码调制和信道均衡算法研究[D]. 侯鹤鹏. 北京邮电大学, 2021(01)
- [3]基于多芯光纤光栅的井中地震波三维矢量检波技术研究[D]. 周锐. 西北大学, 2021
- [4]基于多芯光纤迈克尔逊干涉型传感器的设计及其性能研究[D]. 郑晨. 重庆理工大学, 2021(02)
- [5]应力型保偏光纤及其偏振分束研究[D]. 白若兰. 哈尔滨工程大学, 2020(04)
- [6]基于多芯光纤的模间干涉型传感器研究[D]. 张帆. 广西师范大学, 2020
- [7]多芯和少模光纤的设计制备及应用研究[D]. 刘银萍. 上海交通大学, 2020(01)
- [8]基于弱耦合多芯光纤的光传输系统关键技术研究[D]. 甘霖. 华中科技大学, 2020
- [9]扭转型光纤器件及其传感特性研究[D]. 刘银. 哈尔滨工程大学, 2020(04)
- [10]基于分布式光栅阵列光纤的曲线形态感知技术研究[D]. 郭清清. 武汉理工大学, 2020(08)