基于聚合物阵列波导光栅的波分复用/解复用器的研究及设计

摘要

波分复用技术（Wavelength-division Multiplexing: WDM）可以大幅度增加光纤通信系统容量并提供多种业务，是目前光纤通信技术发展的主要方向。基于平面光波导(Planar Lightwave Circuit: PLC)技术的阵列波导光栅(Arrayed-Waveguide Grating: AWG)可作为构建超大容量波分复用系统的关键核心器件，而全聚合物材料的结构得益其低成本，折射率易调整，工艺简单，便于实现集成化等优点，因此是近年来光纤通信技术的一个重要研究领域。然而，聚合物AWG与无机材料的AWG相比各方面技术还不够成熟，特别是在器件的偏振态控制方面还有很大研究空间。
　　本文的主要工作是设计了一种基于聚合物材料的偏振补偿型阵列波导光栅(AWG)。文章首先简要介绍了AWG的基本原理和功能及发展现状。然后对AWG的传输函数进行有特色的推导和修正，利用计算机对 AWG的传输函数进行了编程，在数值上对光场的传输特性进行了模拟。创新性的利用传输函数模拟了 AWG加入半波片的功能，结果与理论值基本相符，从而对器件的性能加以验证。设计了聚合物 AWG并模拟了其传输特性。分析了器件各参数对器件性能的影响，并对结构参数进行了优化。
　　偏振相关性是AWG的一项重要性能指标，其偏振敏感程度直接影响器件的性能。文章讨论了偏振态以及聚合物材料双折射性对 AWG传输特性的影响，分析了波导双折射性的来源，针对造成器件偏振态相关性的物理机制，探索消除器件偏振态依赖性，从而实现偏振态无差异传输。设计了一种聚合物偏振补偿型AWG，该结构具有良好的偏振不敏感功能。最终得到的聚合物阵列波导光栅（AWG）波分复用/解复用器输出谱线良好。为今后高性能聚合物AWG的设计与应用提供了一些思路。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

专用术语注释表

第一章 绪论

1.1引言

1.2阵列波导光栅（AWG）的现状与发展趋势

1.3论文主要内容与创新点

第二章 阵列波导光栅（AWG）的基本原理与应用

2.1 AWG工作原理与基本特性

2.2 AWG基本性能指标

2.3阵列波导光栅（AWG）的主要应用

2.4本章小结

第三章 AWG复用/解复用器的理论建模、设计、模拟与分析

3.1 AWG的理论建模

3.2 AWG结构设计与模拟

3.3 AWG的制作过程

3.4影响AWG性能的参数分析

3.5本章小结

第四章 AWG的偏振相关现象及偏振态控制技术的研究

4.1 AWG偏振敏感性对器件性能的来源及其影响

4.2消除AWG偏振相关性影响的研究

4.3本章小结

第五章 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

致谢