基于阵列波导光栅的偏振控制技术的研究

摘要

阵列波导光栅(Arrayed Waveguide Grating:AWG)具有设计灵活、易于集成、应用广泛等优点，逐渐成为构建超大容量波分复用系统（Wavelength-Division Multiplexing:WDM）的核心器件之一。一般而言，AWG对不同偏振态的光束有不同的传输特性，即AWG的偏振态敏感性。一方面，对于偏振复用系统，可利用偏振态敏感性强且多功能集成的单个AWG实现偏振复用系统的不同功能；另一方面，在要求偏振态无差异传输的系统中，AWG的偏振态敏感性将直接影响整个系统的正常运转，因此对AWG偏振控制的研究具有十分重要的意义。
　　本文的主要工作是研究并分析基于AWG的偏振控制技术。主要包括基于AWG的偏振态分束/混频技术以及消除AWG的偏振敏感性技术两个方面。本文首先基于AWG的基本原理，推导并验证了AWG传输函数的正确性。
　　对于基于AWG的偏振态分束/混频技术。本文从理论上分析并设计了具有偏振分束或混频的AWG器件，并通过传输函数以及光学软件加以模拟分析，模拟结果验证了AWG实现偏振分束与混频技术的正确性。
　　对于消除AWG的偏振敏感性技术。本文基于原有消除AWG偏振敏感性的技术，探究波导双折射率与波导结构的关系，提出偏振补偿法消除波导结构引起的偏振敏感性；在此基础上，本文从光栅方程出发，创造性地提出利用非对称平板波导技术完全消除嵌入半波片AWG的残留偏振敏感性，此方法具有结构简单，温度可调等优点。
　　最后，本文针对半波片消除AWG偏振敏感性的不足，提出采用偏振旋转器代替半波片实现偏振旋转功能。详细介绍了基于表面等离基元的偏振旋转器的基本原理，并设计了一种新型偏振旋转器，具有插入损耗低，结构紧凑等优点，为今后消除AWG偏振敏感性以及实现偏振旋转提供了理论基础。

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专用术语注释表

第一章 绪论

1.1阵列波导光栅的复用/解复用的基本原理

1.2阵列波导光栅性能指标

1.3阵列波导光栅的主要应用

1.4国内外阵列波导光栅的研究现状与进展

1.5本文内容与组织结构

第二章 阵列波导光栅的光场传输理论

2.1利用等效折射率法分析波导模式

2.2利用传输函数描述阵列波导光栅的传输特性

2.3利用光束传播法描述阵列波导光栅的传输特性

2.4本章小结

第三章 基于阵列波导光栅偏振分束与混频的研究与分析

3.1基于阵列波导光栅偏振分离

3.2基于阵列波导光栅混频

3.3本章小结

第四章 消除AWG偏振相关性的研究与分析

4.1消除AWG偏振敏感性的常见方法

4.2改善嵌入半波片阵列波导光栅的残留偏振敏感性

4.3本章小结

第五章 偏振旋转器及偏振分束旋转器的研究与分析

5.1偏振旋转器

5.2偏振分束旋转器

5.3本章小结

第六章 总结与展望

本文的主要工作可归纳为：

对课题未来的展望：

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间申请的专利

附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢