基于复式晶格光子晶体可重构光分插复用器的特性研究

摘要

随着云计算、三网合一、物联网等新的信息技术的发展，各行业对信息传输的需求越来越高，光传送网因其可以提供可靠传输和波长调配能力，其发展前景非常光明。可重构光分插复用器（ROADM）是全光网络中实现动态节点配置的关键器件。它不仅可以从多波长信号中下载特定波长到本地，最关键的是具有动态可重构的能力，促进了光网络智能化的发展。为了充分利用越来越珍贵的带宽资源，信道的波长间隔会越来越小，例如DWDM网络的信道波长间隔只有0.8nm甚至更小，而且每个信道端口在空间分布上也非常紧凑，因此ROADM要更容易集成并且尺寸要足够小，才能够满足光传送网更庞大复杂的网络需求。而基于光子晶体的ROADM，其尺寸小，插入损耗低，易集成。其中，复式晶格的光子晶体相比简单晶格具有更宽的光子带隙和更稳定的性能，研究基于复式晶格光子晶体的ROADM对全光网络的发展具有重要意义。 本文首先提出了一种基于复式晶格光子晶体的光分插复用器，该器件采用二维复式正方晶格结构的光子晶体，利用点缺陷的频率选择功能实现特定波长的上/下载功能，通过点缺陷与线缺陷的耦合实现光分插复用。利用Rsoft仿真软件的FullWave模块来分析其性能。结果表明该器件可利用两个点缺陷谐振腔来实现四个波长的分插复用，且插入损耗小，信道隔离度较高。在此基础上提出了一种基于复式晶格光子晶体的可重构光分插复用器，在点缺陷注入液晶，通过电控液晶折射率可调来实现对上/下载波长的重构。仿真结果表明，该器件可以实现1510nm到1570nm波长的重新配置，波长调谐范围达60nm，其上/下载率基本在90%以上，最高可达99.2%。插入损耗较低，均小于0.5dB，信道隔离度较高，器件的信道隔离度数值基本超过20dB。重构时间为ms量级。该ROADM的性能十分优良，在光传送网发展中具有应用价值。

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专用术语注释表

绪论

基于复式晶格光子晶体ROADM的基本理论

复式晶格光子晶体光分插复用器的设计与性能分析

基于复式晶格光子晶体ROADM的设计和性能分析

总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢