一种新型可重构光分插复用器的设计和实验研究

论文摘要

可重构光分插复用器(ROADM)是全光网中的关键节点器件,它将用在计算机互联网、数字电视网络中并且提高其信号质量、带宽和速度。目前设计的ROADM大多数因存在温度漂移、结构复杂、机械误差等问题而不能实用化。为解决实用化的问题,本文提出一种基于四纤光纤准直器、滤光片、高反镜等分离光学器件的可重构光分插复用器(ROADM)。该ROADM输入、输出、插入、分下四个端口在同一竖直面内自上而下依次排列,并且位于器件同一侧。通过步进电机控制器和步进电机驱动器控制步进电机转动,驱动滤波片阵列沿精密微型导轨移动,可实现上下路波长的动态分插复用。设计了基于变曲率透镜的四纤光纤准直器,并且对其结构参数和光学参数进行了计算和设计,进一步计算了滤波片与反射镜的位置参数,从而得出可重构光分插复用器(ROADM)的器件参数。另外,分析了四纤光纤准直器的高斯光束传输和准直,并且据此验证了经过矩阵光学计算所得到的一些结论。使用Matlab可视化仿真计算了可重构光分插复用器(ROADM)的所有参数并且对其结构和性能进行了优化,对优化后的参数做了电磁场模拟,模拟了光场在可重构光分插复用器(ROADM)中的传播及其准直情况。使用对称分布的两个双纤光纤准直器代替四纤光纤准直器进行了ROADM的验证性实验,得出了一些实验数据并且对其进行了分析。在此基础上设计了基于四纤光纤准直器的可重构光分插复用器(ROADM)的实验,分析了色散对实验的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 可重构光分插复用器的研究现状
• 1.3 论文主要内容
• 第2章 新型 ROADM 的结构设计和原理分析
• 2.1 可重构光分插复用器的设计原则
• 2.2 基于双光纤准直器的可重构光分插复用器
• 2.3 新型ROADM 的结构设计
• 2.4 新型ROADM 的原理分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 新型 ROADM 的光学元件分析
• 3.1 四纤光纤准直器的设计
• 3.1.1 四纤光纤准直器的组成元件和结构
• 3.1.2 四纤光纤准直器的参数
• 3.1.3 滤波片与反射镜的位置参数
• 3.1.4 器件参数
• 3.1.5 Matlab 计算ROADM 参数
• 3.2 四纤光纤准直器的高斯光束分析
• 3.2.1 轴上高斯光束变换分析
• 3.2.2 离轴高斯光束变换分析
• 3.2.3 四纤光纤准直器的电磁场模拟
• 3.3 滤波反射模块特性分析
• 3.3.1 多层高反膜理论分析
• 3.3.2 干涉滤波片特性分析
• 3.4 本章内容小结
• 第4章 ROADM 的实验研究
• 4.1 基于双纤准直器的ROADM 的实验
• 4.1.1 实验方案设计
• 4.1.2 ROADM 性能测试
• 4.1.3 滤波反射模块及其控制单元的实现
• 4.1.4 基于双纤准直器的ROADM 实验系统
• 4.2 基于四纤准直器的ROADM 的实验方案
• 4.2.1 实验方案设计
• 4.2.2 色散的影响
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果