反射型階梯光柵的衍射特性研究.pdf

1、隨著光通訊和密集波分復用技術(shù)的迅猛發(fā)展，日益復雜的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)對可靠、靈活的網(wǎng)絡(luò)管理方式要求越來越高，光交叉互連（OXC）技術(shù)就是其中的一項關(guān)鍵技術(shù)，光開關(guān)則是OXC中的關(guān)鍵器件，尤其是無需光電、電光轉(zhuǎn)換的全光交叉互連器件，其技術(shù)水平直接決定著光通訊網(wǎng)絡(luò)的性能。使低損耗、低成本、可靠性高、便于批量生產(chǎn)的光開關(guān)，特別是適用于波長分割多路轉(zhuǎn)換的光開關(guān)成為迫切的需要。論文結(jié)合光開關(guān)研究目前國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和實際，在教育部高等學校博士學科點專項

2、科研基金“光柵陣列－反射式微型光開關(guān)原理研究”項目（項目編號：20060611031）的資助下，重點對光柵陣列反射式微型光開關(guān)的關(guān)鍵部件，反射型階梯光柵的衍射特性進行了較為深入的研究。
　　 論文主要完成了以下幾方面的工作：
　　 ①對光柵及二元光學元件的發(fā)展歷史和國內(nèi)外主流技術(shù)進行了綜述；
　　 ②針對反射型階梯光柵，基于標量衍射理論，采用幾何方法計算出斜入射情況下光束在臺階邊緣的光程差的分布情況，根據(jù)多縫夫瑯

3、和費衍射推導出反射型階梯光柵的衍射光強表達式。并在此基礎(chǔ)上，討論研究了反射型階梯光柵的臺階數(shù)取2和趨向于無窮兩種極限情況下反射型階梯光柵光強公式的變化情況。
　　 ③基于反射型階梯光柵的光強公式，得到一個入射光垂直入射時的衍射效率公式模型。在該公式模型的基礎(chǔ)上詳細討論了階梯光柵的臺階數(shù)和光柵蝕刻深度與入射光波長比值對最大衍射效率以及閃耀級次的影響；衍射效率公式是關(guān)于的周期函數(shù)，通過對在一個周期內(nèi)的前半周期、后半周期以及周期外三種

4、情況變化時，對衍射效率最大值所對應的衍射級次的分析，得出了該公式模型下的閃耀條件。通過一些實驗數(shù)據(jù)，證實了該公式模型所得到的閃耀條件結(jié)論完全適用于入射光垂直入射下的反射型階梯光柵。證實了是影響反射型階梯光柵最大衍射效率分布的關(guān)鍵因子。
　　 ④在入射光斜入射的條件下，當入射角在一定范圍內(nèi)變化時，反射型階梯光柵的衍射效率最大值會分布在某一衍射級，這一衍射級的確定仍與有關(guān)。并且隨著入射角的增大，最大衍射效率會從一個衍射級轉(zhuǎn)移到另一個