论文题目: 波分复用系统中基于法布里—珀罗腔的光学薄膜滤波器研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 光学工程
作者: 陈海星
导师: 顾培夫
关键词: 光学薄膜,光子晶体,液晶,法布里拍罗腔,梳状滤波器,可调谐滤波器,复用,解复用器,超棱镜效应
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 基于薄膜法布里-珀罗滤波器的原理,本文对波分复用系统中的Interleaver、液晶可调谐滤波器以及利用光子晶体中超棱镜效应设计的薄膜解复用器件进行了研究。 1、多腔级联薄膜法布里-珀罗滤波器型Interleaver的研究。我们对G-T腔与反射镜组合型的Interleaver进行了分析并提出了薄膜固体腔型的G-T结构,运用特征矩阵法对这种结构进行了详细的分析,阐述了反射相位匹配是实现其梳状滤波功能的关键。在此基础上,进一步提出了使用多腔级联的方法来构建使用于DWDM系统中的Interleaver器件。讨论了器件的设计方法并分析了影响器件光学特性的主要因素。提出了利用多镜(Multi-Mirror)理论来分析多腔之间的反射率匹配对通带内波纹度(Ripple)的影响。实际制备了100GHz的多腔级联型薄膜法布里-珀罗滤波器型Interleaver,并搭建了测试器件的装置系统,对器件的实际测试表明器件在-24dB处的带宽为0.8nm,在-0.5dB处的带宽约0.12nm,器件的插入损耗为0.6dB,满足DWDM系统使用的要求。 2、液晶可调谐滤波器的研究。利用法布里-珀罗腔的厚度改变来实现输出光波长改变的原理,我们设计了使用向列相液晶材料的液晶可调谐滤波器,通过施加电压的方式驱动液晶分子的转动实现可调谐滤波功能。详细分析了影响其性能的参数并讨论了器件在测试中出现的“模式跳跃”现象,理论上分析了其出现的原因并进行了数值模拟,正确地解释了这种现象。分析了在实际使用中,液晶法布里-珀罗腔可调谐滤波器在C波段工作时所需的液晶折射率差大并不能增大线性调谐范围,而必须根据所设计的器件要求合适地选择液晶参数。探讨了电介质反射镜膜堆的反射相位穿透深度对液晶法布里-珀罗腔的等效腔厚的影响,数值模拟并分析了其对液晶法布里-珀罗腔可调谐滤波器的调谐过程的影响。实际制备和测试了液晶法布里-珀罗腔器件的光谱特性,测试结果表明制备的器件在C波段调谐范围达到28nm,FWHM为0.8nm。最后,我们基于液晶法布里-珀罗腔可调谐的特性,设计了一种基于液晶折射率电调制的微腔有机电致发光二极管,对所设计的结构进行了模拟计算,数值验证了这种结构的可行性,器件的可
论文目录:
第一章 绪论
§1．1 研究背景
§1．1．1 波分复用技术
§1．1．2 波分复用系统中的光学滤波器
§1．2 研究内容及创新点
参考文献
第二章 薄膜法布里-珀罗滤波器原理
§2．1 本章引言
§2．2 光学薄膜的基本理论
§2．2．1 特征矩阵法
§2．2．2 对称周期法
§2．3 法布里-珀罗干涉仪原理
§2．3．1 自由光谱范围
§2．3．2 精细度
§2．4 薄膜法布里-珀罗滤光片类型
§2．4．1 金属-介质型薄膜法布里-珀罗滤光片
§2．4．2 全介质型薄膜法布里-珀罗滤光片
§2．5 多腔薄膜法布里-珀罗滤光片
§2．5．1 设计原理
§2．5．2 导纳匹配
§2．5．3 倾斜入射特性
§2．6 本章小结
参考文献
第三章 薄膜法布里-珀罗腔型梳状滤波器
§3．1 本章引言
§3．2 Interleaver的研究现状
§3．2．1 Interleaver功能类型
§3．2．2 Interleaver的技术现状
§3．2．3 Interleaver技术的比较
§3．3 G-T腔与反射镜组合型Interleaver的设计
§3．3．1 G-T腔反射相位的分析
§3．3．2 反射相位的匹配分析
§3．3．3 器件特性的数值模拟
§3．4 薄膜法布里-珀罗腔级联型Interleaver
§3．4．1 器件的设计原理
§3．4．2 多腔级联的光谱特性
§3．4．3 反射率匹配的影响
§3．4．4 温度稳定性
§3．4．5 器件的制备及测试装置
§3．4．6 测试结果及讨论
§3．5 本章小结
参考文献
第四章 液晶法布里-珀罗腔可调谐滤波器
§4．1 本章引言
§4．2 可调谐光学滤波器
§4．2．1 干涉型可调谐滤波器
§4．2．2 模式耦合型可调谐滤波器
§4．3 液晶材料的特性
§4．3．1 液晶的分类
§4．3．2 液晶的双折射性质
§4．3．3 液晶的电光效应
§4．4 液晶法布里-珀罗腔可调谐滤波器的设计与实验
§4．4．1 基本原理
§4．4．2 器件设计及数值模拟
§4．4．3 制备与测试
§4．4．4 调谐过程中的“模式跳跃”现象
§4．4．5 调谐过程中反射相位的影响
§4．5 可调谐液晶微腔有机发光二极管
§4．5．1 器件原理
§4．5．2 设计参数及数值模拟
§4．6 本章小结
参考文献
第五章 薄膜法布里-珀罗腔结构的超棱镜效应
§5．1 本章引言
§5．2 光子晶体中的超棱镜效应
§5．2．1 光子晶体中光的传播特性
§5．2．2 等频率图和群速度
§5．3 一维多层反射膜结构的超棱镜效应
§5．3．1 一维多层薄膜结构的色散关系
§5．3．2 时间色散与空间色散
§5．3．3 周期性薄膜结构的设计与实验
§5．4 薄膜法布里-珀罗腔结构的超棱镜效应
§5．4．1 薄膜法布里-珀罗腔结构的群延迟
§5．4．2 光束分裂现象
§5．4．3 器件的设计与制备
§5．4．4 超棱镜效应的测试与讨论
§5．5 本章小结
参考文献
第六章 总结与展望
攻读博士学位期间发表的论文
致谢
发布时间: 2005-07-27
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