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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

陈海星  
【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


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