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阵列波导光栅(AWG)的仿真与研制

刘辛  
【摘要】:全光通信是未来通信的发展趋势,密集波分复用(DWDM)技术是光通信中的关键技术,而复用器/解复用器又是DWDM 系统中的关键器件。其性能的优劣对波分复用系统的传输质量有决定性影响。对复用器/解复用器的必然要求是:解复用器信道间串扰小、稳定、插入损耗小、便于集成; 另外,必须能够大量生产,经济有效。但在设计系统时常在这些综合因素中选取最佳值。在硅衬底上单片集成的石英波导构成的平面光波线路(PLC)是实现这种复用器的最可行的方法。在这种背景下,出现了一种新型的平面光学器件:阵列波导光栅(AWG)。这种光栅和传统的衍射光栅相比,具有相似的色散特性,可实现波长复用功能。本文对AWG 器件进行了详细的理论研究和模拟计算,主要内容包括: (1) 详细介绍了AWG 的基本原理、结构、参量设计、优化设计及制造工艺。 (2) 介绍了有限差分光束传播方法(FD-BPM)的基本思想,并以之为基础推导出了一种新的有限差分光束传播方法,通过比较证明,新算法提高了模拟计算精度而没有增加计算时间,有一定的实用价值。 (3) 介绍了以有限差分光束传输法为核心算法编制的AWG 模拟计算软件,对AWG中的传输光场进行了详细的分析和计算,并在此基础上对1×4 和1×8AWG 的输出光场分布及光谱响应进行了模拟计算。 (4) 介绍以AWG 为解复用器制作出的1×32 解复用模块,并给出了测试过程、测试结果及最后封装形式。


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