阵列波导光栅波分复用器的设计、模拟与分析

摘要

该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.该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,该文采用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.由此该文提出这样的设想：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,该文模拟了8×8AWG作为解复用器时的光谱响应并且作了一定的分析.模拟结果证明了该文所设计的8×8AWG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.

目录

文摘

英文文摘

第一章概述

§1.1波分复用技术的发展

§1.2波分复用器的种类与发展

§1.3阵列波导光栅的发展

§1.4本文的研究内容

第二章阵列波导光栅的基本原理

§2.1序言

§2.2阵列波导光栅的基本工作方程

§2.3阵列波导光栅参数定义与分析

§2.4阵列波导光栅结构优化的主要指标

§2.5罗兰圆光栅的分析

§2.6阵列波导光栅的材料选择

第三章BPM原理

§3.1 BPM的特点

§3.2 BPM原理

§3.3透明边界条件

§3.4 BPM求解过程

第四章AWG的设计、模拟与分析

§4.1 AWG的设计

§4.2平板波导和条形波导的分析

§4.3 BPM模拟与分析

第五章工艺上的几点考虑

§5.1用脊形光波导代替掩埋式光波导

§5.2 SiO2的生长

§5.3 SiO2芯层的刻蚀

§5.4 SiO2芯层与光纤的耦合

§5.5 AWG的封装

结束语

参考文献

附录

致谢