基于拉锥光纤和LiNbO3介质的光学梳状滤波器的研究

摘要

光通信技术极大地促进了波分复用技术(WDM)发展，而目前DWDM技术也早已成为了光通信的核心技术支撑。在密集波分复用技术中，随着信道的利用密度不断提升，生产生活中信息传输的刚需，使得光学梳状滤波器(comb filter)得以萌芽，壮大，并且实践过程中不断得到技术创新和应用创新。本文主要对于目前较为少见的利用倏逝场耦合形成的的梳状滤波器进行较为全面理论分析、仿真分析和实验平台搭建，并取得了一定的成果。
　　1、通过阅读大量国内外文献，总结了目前出现过的梳状滤波器的类型（主要是6种），并比较各自的优劣势。进而在理论上讨论了本文所研究类型梳状滤波器的特性和优势。
　　2、由于该种耦合型梳状滤波器的优势，故而从生产制作角度，设计了一款基于拉锥光纤和铌酸锂介质的光学梳状滤波器，给出结构设计和结构参数。进一步从现有的理论上分析其能够发生倏逝波耦合的原理，并结合公式来进行阐述。根据公式演算，来说明发生耦合、产生梳状滤波效果的条件和所设计器件的结构参数。
　　3、针对所设计梳状滤波器模型，用软件仿真来进行论证该器件的真实可行性。根据现有的研究和大致区间建立模型的结构参数。继而利用COMSOL Multiphysics软件来进行仿真分析和结论验证，得到具有周期性的梳状滤波效果图。故而证明所设计模型是符合预期猜想的。进一步利用软件仿真来优化结构参数和研究影响该器件梳状效果的相关参数。
　　4、利用实验室现有资源完成实验设计，搭建实验平台。由于实验所需要控制的条件远多于理论分析，目前尚未完全作出十分符合预期的实验效果。目前已完成实验平台的基本搭建工作。并总结出若干注意事项为相关研究提供借鉴和参考。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 光通信发展的背景和意义

1．2 梳状滤波器进展和现状

1．2．1 F-P腔形光学梳状滤波器

1．2．2 M-Z-I干涉型光滤波器

1．2．3 基于AWG光栅的滤波器

1．2．4 光纤布拉格光栅滤波器

1．2．5 介质膜滤波器

1．2．6 原子共振滤波器

1．3 梳状滤波器的功能和应用

1．4 论文组织结构和创新点

第二章 光学梳状滤波器基本理论

2．1 光波导耦合理论

2．1．1 横向耦合

2．1．2 纵向耦合

2．2 模耦合损耗

2．2．1 弯曲损耗

2．2．2 微弯损耗

2．2．3 其他模耦合损耗

2．3 模型分析方法

2．3．1 有限元分析法

2．3．2 圆锥形光纤传输分析

2．4 本章小结

第三章 基于铌酸锂介质和拉锥光纤的光学梳状滤波器的研究

3．1 引言

3．2 光学梳状滤波器的设计

3．2．1 光学梳状滤波器的结构设计

3．2．2 光学梳状滤波器的理论可行性分析

3．2．3 COMSOL Multiphysics软件建模展示

3．3 光学梳状滤波器的仿真与结果

3．3．1 双边介质仿真与结果

3．3．2 单边介质仿真与结果

3．3．3 铌酸锂介质对耦合效果的影响

3．3．4 耦合波长的比较分析

3．4 本章小结

第四章 基于铌酸锂介质和拉锥光纤的光学梳状滤波器的实验研究

4．1 实验设计

4．1．1 实验目的和原理

4．1．2 实验过程和方法

4．2 实验结果与分析

4．3 弯曲损耗比较实验

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 不足与展望

参考文献

致谢