基于LCOS的多信道动态色散补偿器的研究

论文摘要

随着光通信技术的不断发展，尤其是密集波分复用技术（Dense Wavelength DivisionMultiplexing，DWDM）的广泛运用，色散补偿技术受到了越来越多的关注。光纤通信系统已经从点对点传输转变为动态可重构网络，光纤链路的动态变化导致不同信道的累积色散不同。多信道动态色散补偿器（Channelized Tunable Optical DispersionCompensator，CTODC）由于能够分别对每个信道的光信号进行动态色散补偿，已经成为目前国内外的研究热点。本论文介绍了几种基于自由空间光学结构的CTODC，对它们的结构性能进行了分析和比较，在此基础上研究了一种基于硅基液晶（Liquid Crystal On Silicon，LCOS）的CTODC，给出了设计方案。该方案以相位光栅和LCOS作为色散元件和空间光调制器（Spatial Light Modulator，SLM），二者分别位于一个傅里叶透镜的前后焦面上，构成了一个2f系统。本论文利用几何光学理论得到光路系统中准直器、偏振控制器、傅里叶透镜、扩束棱镜等的设计参数，推导了光栅的角色散、系统带宽的计算公式，利用波动光学理论，推导了入射高斯光场与经过SLM调制之后的出射光场之间的耦合损耗公式；研究了该系统的色散补偿量、通带宽度、插入损耗等关键性能指标的关系，为器件的优化设计奠定了理论基础。进而对波长选择开关（Wavelength Selective Switch，WSS）和CTODC的集成做了探讨；对基于微机电系统（Micro Electro-Mechanical System，MEMS）的CTODC中的“兔耳”效应进行了分析，提出了抑制“兔耳”的方法；深入分析了LCOS作为SLM的特性，得出了基于LCOS的光器件传输谱线中纹波的产生因素，提出了抑制纹波的措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 色散补偿的发展趋势
• 1.2 色散的成因
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本论文的主要内容
• 2 多信道动态色散补偿器的原理
• 2.1 CTODC 的基本理论模型
• 2.2 光学元器件的理论分析
• 2.3 本章小结
• 3 多信道动态色散补偿器的设计
• 3.1 CTODC 的设计
• 3.2 CTODC 的性能分析
• 3.3 色散斜率补偿
• 3.4 本章小结
• 4 CTODC 与 WSS 的集成研究
• 4.1 CTODC 与 WSS 集成
• 4.2 “兔耳”效应
• 4.3 基于 LCOS 光器件的纹波研究
• 4.4 本章小结
• 5 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 1 攻读学位期间发表论文目录
• 附录 2 双胶合透镜镜面曲率模子