基于薄膜滤光片的光波长可调谐滤波器的研制

论文摘要

随着密集波分复用(DWDM)信道数目的增加,可重构分叉复用(ROADM)技术的逐渐成熟,光波长可调谐滤波器(Tunable Optical Filter,简称为TOF)已成为光通信网络与系统中一个重要的光器件。基于薄膜滤光片(Thin Film Filter,简称为TFF)技术的TOF以其较高的性能和较低的成本等优点成为众多可调谐滤波解决方案中的有力竞争者。本论文以该类型滤波器为研究对象,从理论设计与制作实测等方面对其进行了研究与探索。论文采用精密微电机技术控制滤光片技术,自主设计了一种新型的基于薄膜滤波技术的TOF。论文从薄膜滤光片的基本理论出发,结合镀膜理论和偏振光学,提出一种对称光路,通过两次滤波提高TOF的隔离度等重要指标;提出利用光斑扩束的方法减小准直器光斑发散角以提高光谱质量;提出了一种新型带校准波长的TOF,提高了该器件的波长精度。本论文首先简要论述TOF在未来全光网络中的重要性,并介绍了TOF在不同领域的应用实例;第二章讨论了当前TOF的实现方案和研究进展;第三章从理论上分析了薄膜滤光片在光束倾斜入射时,对入射光的选频原理并介绍了薄膜滤波理论;第四章模拟了不同角度、不同膜系下TOF的特性参数,提出了TOF的设计方案,最后分析了光路的可行性;第五章首先对TOF的测试方案进行介绍,然后完成TOF测试平台的搭建工作,最后对TOF性能指标和长期调谐可靠性进行测试;第六章为全文总结部分。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 光波长可调谐滤波器研究背景
• 1.2 光波长可调谐滤波器的应用
• 1.2.1 光波长可调谐滤波器应用于ROADM
• 1.2.2 光波长可调谐滤波器应用于OPM
• 1.2.3 光波长可调谐滤波器应用于可调谐激光器
• 1.3 本论文主要研究内容
• 第2章 光波长可调谐滤波器国内外研究进展
• 2.1 光波长可调谐滤波器的主要性能指标
• 2.2 光波长可调谐滤波器的分类
• 2.2.1 介质膜滤光片型
• 2.2.2 F-P 腔型
• 2.2.3 声光可调谐滤波器型
• 2.2.4 光纤光栅型
• 2.2.5 AWG 型
• 2.2.6 微环谐振腔型
• 2.3 各种技术光波长可调谐滤波器的比较
• 第3章 F-P 腔干涉仪与光学薄膜基本理论
• 3.1 F-P 腔干涉仪原理
• 3.1.1 多光束干涉原理
• 3.1.2 F-P 腔干涉仪相关特性参数
• 3.1.3 F-P 腔干涉仪作为滤波器的选频作用
• 3.2 光学薄膜基本理论
• 3.2.1 单一界面反射率
• 3.2.2 特征矩阵法
• 3.2.3 平顶型薄膜滤光片设计
• 第4章 光波长可调谐滤波器光学设计
• 4.1 角度可调谐多腔薄膜滤光片特性分析
• 4.2 膜系优化设计
• 4.2.1 中心波长对准
• 4.2.2 带宽对准
• 4.3 两端口光波长可调谐滤波器设计与实验
• 4.4 光斑扩束原理
• 4.4.1 影响光波长可调谐滤波器指标的原因
• 4.4.2 整形棱镜的作用
• 4.5 温度对光波长可调谐滤波器中心波长的影响
• 4.6 带校准波长的光波长可调谐滤波器结构设计
• 第5章 基于薄膜滤光片的光波长可调谐滤波器的制作与测试
• 5.1 光波长可调谐滤波器的制作
• 5.1.1 光学器件的选择
• 5.1.2 制作流程
• 5.2 测试系统的实现
• 5.3 光波长可调谐滤波器测试
• 5.3.1 指标测试
• 5.3.2 长期调谐测试
• 第6章 总结与展望
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 问题与改进
• 参考文献
• 致谢
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文与申请的专利
• 附录2 主要英文缩写语对照表