新型陣列波導(dǎo)器件的理論與實驗研究.pdf

1、波導(dǎo)器件是光通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵光電子器件。其性能優(yōu)劣對光通信系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量起著決定性的影響。與之相關(guān)的波分復(fù)用器、光功率分支器、波長解復(fù)用光探測陣列模塊等成為目前研究的熱點。本文圍繞新型陣列波導(dǎo)器件開展了深入的理論和實驗研究，具體內(nèi)容如下： (1)研究了陣列波導(dǎo)光柵的工作原理，運用線性系統(tǒng)理論導(dǎo)出了器件傳輸?shù)臄?shù)學(xué)模型。提出了AWG 結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計方法，給出了32×0.8nm，中心波長為1.54851μm的陣列波導(dǎo)光柵的優(yōu)化設(shè)計

2、實例。 (2)提出了一種新的有限差分光束傳播方法，在不增加計算時間的基礎(chǔ)上有效提高了模擬的精度。介紹了以有限差分光束傳輸法為核心算法編制的AWG 模擬計算軟件，對AWG 中的傳輸光場進(jìn)行了詳細(xì)的分析和計算，并在此基礎(chǔ)上對1×4、1×8 和1×32AWG 的輸出光場分布及光譜響應(yīng)進(jìn)行了模擬計算。 (3)提出了采用偏振相關(guān)理論以實現(xiàn)偏振不敏感陣列波導(dǎo)光柵的新方案，有效改善了器件的偏振相關(guān)損耗，奠定了研制新型偏振不敏感AWG

3、的理論基礎(chǔ)。并且探討了提高寬扁形波導(dǎo)與光纖耦合效率的方法。 (4)提出了采用離子束輔助沉積制備陣列波導(dǎo)光柵波導(dǎo)材料的新方法，并進(jìn)行了實驗驗證。測試結(jié)果表明該器件在偏振相關(guān)性以及熱穩(wěn)定性等指標(biāo)上都得到了改善。 (5)建立了基于直波導(dǎo)的新型陣列波導(dǎo)光柵的理論模型。詳細(xì)介紹了新型AWG 結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計。并且基于FD-BPM 方法對新型AWG 進(jìn)行了模擬計算分析，模擬結(jié)果顯示采用設(shè)計的結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以獲得比較好的解復(fù)用效果。分

4、析了自聚焦平板波導(dǎo)GISLAB 的工作性能，得出GISLAB 后焦面上的光場分布正比于物體的傅里葉變換的重要結(jié)論。并通過實驗驗證了GISLAB 的工作特性。 (6)提出了一種精度比較高的光敏光纖光敏性的在線測量方法，測得的光纖折射率變化與曝光時間的變化關(guān)系與H. Patrick 等人提出的吸收模型的變化規(guī)律一致，該方法具有較高的準(zhǔn)確性與實用價值。對光敏光纖的光敏性進(jìn)行了實驗研究，通過選擇合適的實驗條件，使光纖的光致折射率變化率達(dá)到

5、1﹪，而且光纖橫截面的折射率分布也比較均勻。這為基于光敏性的波導(dǎo)器件研究奠定了良好基礎(chǔ)。 (7)探討了采用Interleaver 以實現(xiàn)1×32 100GHz 密集波分復(fù)用器的方法。理論計算了兩級Interleaver 的光譜特性對器件輸出性能的影響，提出了優(yōu)化設(shè)計的方法。 (8)成功研制出1×32 100GHz 的陣列波導(dǎo)光柵，并基于該器件研制出波長解復(fù)用光探測陣列模塊，實現(xiàn)了解復(fù)用與光探測的集成，有效縮小了模塊尺寸，提高