对由FBG (布拉格光纤光栅)和LPFG (长周期光纤光栅)构成的SFG (超结构光纤光栅)，采用耦合模方程的相似变换解法，研究了应变梯度和温度梯度对SFG的透射谱和反射谱的影响。模拟结果表明，SFG在应变梯度或温度梯度的作用下，其反射光谱和ν阶包层模的透射光谱按确定规则独立漂移，据此可以同时求出光栅所在位置的应变和应变梯度，或温度和温度梯度。

介绍了光码分多址(OCDMA)系统的相关进展。论述了基于光纤光栅的二维非相干OCDMA系统和相干OCDMA系统编解码器, 分别采用光纤光栅阵列和超结构光纤光栅作为编解码器, 有可能应用于实用系统。并分析了新出现的等效相移超结构光纤光栅制作技术, 该技术只需采用亚微米精度的制作工艺, 可大幅降低编解码器的制作成本。重点讨论了非线性光学环镜、色散平坦光纤、周期极化铌酸锂波导三种光阈值器件的工作原理及性能对比。光阈值器件可起到压缩解码信号脉宽, 消除多址干扰, 优化检测性能, 提高误码率(BER)性能的作用。相干OCDMA系统能实现超长的多极性光学码, 而二维非相干OCDMA系统重构性好, 可调谐, 使得这两种系统方案将有潜力应用在未来宽带接入网中。

分析了基于等效相移(EPS)技术的超结构光纤光栅(SSFBG)相位编/解码器的原理及特点, 提出并实现了一种双边带编/解码器。该编/解码器在不改变光纤光栅长度的前提下, 实现了+1级和+3级编解码谱的级联, 并很好地继承了等效相移技术所具有的设计灵活、制作精度低和与波分复用(WDM)系统兼容能力强等诸多的优点。理论及实测数据仿真结果均表明, 在光脉冲源匹配最佳的前提下, 双边带编/解码器较传统等效相移编/解码器而言, 使得基于该光纤光栅相位编/解码器的窄带相干光码分多址(OCDMA)系统的编解码性能提高了3 dB, 通过对比分析得到其本质原因在于双边带编/解码器结构提高了其单位长度内携带的相位信息量。

分析了光码分多址(OCDMA)系统中超结构光纤光栅(SSFBG)编解码器的相关特性, 考虑了输入脉冲宽度、SSFBG编解码光栅之间的波长偏移以及光栅的折射率调制振幅对全光编解码性能的影响。结果表明, 随着输入脉冲宽度和编解码光栅之间的波长偏移量的增加, 自相关峰值旁瓣比和自互相关峰值比下降, 即编解码性能出现下降; 编解码器的插入损耗和相关性能间存在矛盾, 需要折中考虑SSFBG折射率调制振幅的选取。建立了基于SSFBG编解码器的时域相位编码OCDMA系统的数学模型, 考虑了差拍噪声、多址干扰、接收机噪声以及接收机的带宽限制对系统性能的影响, 采用全光阈值技术和turbo编码来提高相干扩时OCDMA的系统性能。

提出了一种新型的基于重构等效啁啾(REC)超结构光纤光栅的可调谐微波光子滤波器的结构。根据REC技术, 利用同一块均匀相位掩模板可以灵活地设计制作出具有不同斜率的线性群时延的光纤光栅。作为有限冲击响应(FIR)滤波器的抽头延时单元, 不同光纤光栅之间群时延的差值决定了滤波器的自由频程(FSR)。通过改变可调谐激光器的输出波长来选择不同的抽头间时延差从而达到调谐FSR目的。仿真结果表明, 该滤波器可以实现中心频率从21 GHz到33 GHz的连续可调。事实上, 由于REC技术的灵活性, 在理论上对于任意给定的频段和调谐范围, 这种新型的滤波器结构都能够实现。

光码分多址(OCDMA)系统中,编解码器的性能是影响系统整体性能的关键因素之一,而波长漂移会影响编解码的性能。在分析等效相移超结构光纤光栅(EPS-SSFBG)作为光码分多址相位编解码器的基础上,仿真研究了不同码字、不同码长、不同编码带宽、不同编码效率和不同折射率调制深度的编解码器对波长漂移的容忍度(WDT)。仿真结果表明,光源与编解码器之间的波长漂移容忍度较大; 若光源脉宽相对较宽,光源的中心波长偏移编解码器的中心波长一定值时,解码输出的自相关峰旁瓣比(P/W)反而提高; 不同码字、不同编码效率、不同折射率调制深度都会不同程度地影响波长漂移容忍度。

解释了超结构光纤光栅(SSFBG)作为脉冲成型滤波器的特性,说明SSFBG能够产生规则的时域矩形光脉冲,在频域上功率谱密度表现为sinc函数的形式。当光波道的频率间隔为码元速率的整数倍时,相邻波长的功率谱零点位于信号波长的中心频率处,频谱正交交叠。研究了一种基于SSFBG的正交波分复用(OWDM)系统,发送端用SSFBG进行脉冲整形,接收端采用窄带滤波器。给出基于理想窄带滤波器和高斯窄带滤波器两种接收机的串扰噪声模型,并得出了仿真结果。结果显示,两种窄带滤波器均可抑制严重的信道串扰,当接收机窄带滤波器通带足够窄时,接收机串扰比信道串扰降低约10 dB; 理想窄带滤波器优于高斯窄带滤波器2～5 dB。

<作者>正交四相序列编码相比于二相序列具有更大的码字容量和更好的互相关特性,因此更适用于光码分多址(OCDMA)无源光接入网。提出并实现了一种基于超结构光纤光栅的正交四相光码分多址编/解码器。该编/解码器采用A族四相序列作为地址码,在制作的过程中仅需一个均匀相位掩模板即可实现编码功能,并且在性能上与传统工艺制作的编码器相当。为了与不同波长信道相匹配,提出了变信道编码技术,仿真结果表明采用该技术的编码器具有更高频谱效率,因此得到更好的编/解码性能。对一个码长63,长度4.1 cm的正交四相编/解码器进行了信息速率为2.5 Gb/s,码片速率为156 Gchip/s的编/解码实验,取得了较好的编/解码效果。

光码分多址系统中,光编解码是影响系统性能的关键因素之一。给出了低折射率相移超结构光纤光栅(SSFBG)光码分多址编解码器的数学模型,采用自相关峰旁瓣比(P/W)、自互相关峰比(P/C)两个参量作为衡量编解码器性能的主要指标,仿真研究了不同脉宽及不同光栅(码片)长度条件下超结构光纤光栅编解码器的性能,得到了编解码器的P/W、P/C随输入脉冲宽度及编解码器长度的变化曲线。从对编解码器性能仿真分析的结果可以看出,当光源脉宽与编解码器的长度满足一定的匹配条件时,可获得较理想编解码效果,即可以根据输入脉冲的宽度来选择长度合适的编解码器,从而获得较好的系统的性能。

光码分多址(OCDMA)技术是实现未来宽带全光接入网的最佳技术之一。提出了一种基于超结构光纤光栅(SSFBG)的光码分多址时域相位编/解码器。编/解码器根据等效相移原理,采用Sinc函数作为采样函数,仅仅利用一块均匀的相位掩模板即实现了多个性能一致的编/解码信道,可以并行对不同波长通道的用户同时进行编/解码,既节省了成本又提高了系统容量。对该编/解码器的结构和性能进行了分析,并进行了计算机仿真。结果表明,对于使用127位Gold序列的编/解码器,各通道自相关峰瓣比(P/W)大于16.3 dB,峰瓣比波动小于0.4 dB,归一化自相关峰值波动小于0.04,各个编码通道取得了与纯相移编/解码器相近的性能,可用于光码分多址/波分复用(WDM)混合系统。