光折变效应特性及其在波分复用技术中的应用

摘要

本文通过比较几类WDM复用器件，指出各自的优缺点。基于体光栅严格的波长与角度选择性，提出了一中制作波分复用器的新方法一体全息光栅波分复用法，并就该器件的设计原理、制作方法、等一系列问题展开讨论。其主要内容包括： 1.阐述了光折变效应产生的机制和光折变Bragg光栅的形成机理；以体全息光栅的耦合波理论为基础，讨论了光折变晶体中体全息光栅的衍射效率、角度、波长选择性；从Bragg衍射公式出发讨论了体全息Bragg光栅用于波分复用时的波长关系及宽光谱应用时光栅的Bragg失配量。 2.从理论上着重探讨了LiNbO<,3>∶Fe∶Zn晶体作为波分复用器，其写入角、通道间隔、转动角是互相制约的。另外，对光栅的厚度与最小通道间隔的关系也进行了讨论。 3.对晶体中体全息Bragg光栅的写入和擦除时间常数进行了测量，在此基础上对多重光栅的曝光方法进行了讨论。并进一步分析了波分复用器件制作过程中诸如记录材料的选择、写入光路以及曝光方法等关键技术环节，研究表明双掺杂的铌酸锂晶体(LiNbO<,3>∶Fe∶Zn)是用于光折变体全息波分复用器件的最佳材料。 4.讨论了在双掺杂的LiNb03(Fe，Zn)晶体中多重体全息Bragg光栅的写入方法，并提出了基于体全息光栅技术的全息波长解复用器的具体设计方案，在此实验的基础上，对多重体全息Bragg光栅用于波分复用器的可行性进行了验证。 在上述的基础上，设计出基于体全息技术的选择型1×2全息光自选通的实验方案，并进行了理论和实验的对比。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1 WDM系统基本原理

1.2波分复用器件

1.3 WDM技术国内外水平及发展趋势

1.4体全息Bragg光栅在波分复用器件中的应用

1.5本论文的研究内容

第二章光折变效应

2.1光折变效应的物理机制

2.2光折变效应动力学方程

2.3光致空间电荷场和相位栅

2.3.1相位栅的写入

2.3.2空间电荷场的饱和极限

2.3.3相位栅的擦除

第三章光折变体全息理论

3.1光折变体全息光栅及其衍射效率

3.1.1体全息光栅与Bragg衍射

3.1.2体光栅的耦合波理论

3.1.3光折变材料的动态耦合波理论

3.2体光栅的角度和波长选择

3.2.1角度选择性

3.2.2波长选择性

3.3体全息光栅用于波分复用的相关理论

3.3.1由Bragg角求写入角与读出角的关系

3.3.2多重光栅的解复用波长与写入角的关系

3.3.3多重体光栅的Bragg失配

3.3.4全息时间常数的确定

第四章光折变多重体光栅波长解复用技术研究

4.1多重光栅曝光方法

4.1.1时间递减曝光法

4.1.2循环曝光法

4.2光折变多重体光栅的写入与读出

4.2.1入射角的选择

4.2.2光栅厚度引起的布拉格衍射角的展宽

4.3记录材料的选取

4.4多重Bragg光栅的解复用实验

4.5光折变自选通器实验

第五章总结与展望

5.1论文总结

5.2未来展望

参考文献

硕士研究生在读期间发表的学术论文

致谢