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《华中师范大学》 2002年
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阵列波导光栅波分复用器的设计、模拟与分析

李艳萍  
【摘要】: 随着综合业务数据网(ISDN)的发展,大容量、多元化的通信传输对光通信系统提出了越来越高的要求,使用一根光纤传输多个频率光信号的光波分复用技术广受关注。而光波分复用器是光波分复用系统的关键。 目前,光波分复用器主要分为以下三类:薄膜干涉滤光片、布拉格光纤光栅和平板光波导型波分复用器。阵列波导光栅(AWG),是本文的研究重点。作为一种平板光波导型波分复用器,AWG具有很多优点:体积小,可批量生产;高通道数,大小可压缩;较低的插入损耗;单个通道的成本低;还可以与其它功能整合。 对于AWG这样一种波导器件,采用光束传播算法(BPM)和透明边界条件(TBC)进行数值模拟,可以给出直观、清晰的结果。和其他模拟方法相比,BPM将二阶边值问题简化为一阶初值问题,减小了计算的复杂性,缩短了计算时间,降低了对计算机硬件的要求。而TBC边界条件是假设在接近边界处的场为一向外辐射的平面波,其幅值、方向等参数由试探法决定。 本文旨在设计一个中心波长为1550.12nm、波长间隔为3.2nm的8×8AWG波分复用器,通过综合考虑相邻波导间的最大串扰、插入损耗、通带宽度以及各通道损耗均匀等指标来设计、优化AWG的各个结构参数,如输入、输出波导和波导阵列中相邻波导的间隔,平板波导的聚焦长度,波导阵列中相邻波导的长度差等。本文利用介质波导理论对AWG中的平板波导和条形波导分别作了理论分析,给出了平板波导和条形波导的有效折射率以及其中稳定的场分布。接着,本文采用BPM和TBC首先模拟了光在平板波导中的传播。为了简化分析,将阵列波导中的三维条形波导等效为二维平板波导,用同样的方法进行模拟。从模拟结果可以看出,不同波长的光在同一介质中传播时的衰减程度不一样;而同一波长的光在不同波导中传输时的损耗也不一样。由此本文提出这样的 八 硕士学住论文 w MASTER’S ThESIS 设想:为了使复用后的光经过AWG解复用后能得到有效且能量均衡的 输出,可以在AWG输出端的平板波导和阵列波导之间加上能量均衡、 补偿装置。最后,本文模拟了 8 X 8 AWG作为解复用器时的光谱响应并且 作了一定的分析。模拟结果证明了本文所设计的SXSAWG结构参数是比 较合理的。分析指出,各个波长的次干涉峰对主干涉峰起了一定的分光 作用,使各个波长的主干涉峰的光强大小不一致,造成各个通道的插入 损耗不均匀。这是目前AWG存在的一个问题。
【学位授予单位】:华中师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TN253

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