反射型铌酸锂光波导交错滤波器的研究

发布时间：2017-12-05 04:27

  本文关键词：反射型铌酸锂光波导交错滤波器的研究

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【摘要】：光交错滤波(Interleaver)作为密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing, DWDM)系统中的关键器件,可以将一列波长间隔较小的光波信号分离成为波长间隔加倍的光信号,从而缓解DWDM系统对滤波器件的要求。而当前研究的热点是如何制作出结构紧凑的器件,满足集成光学的趋势。为此本论文结合非对称马赫-曾德尔(Mach-Zehnder, MZ)结构和端面反射结构,提出一种反射型铌酸锂光波导光交错滤波器,利用反射结构将器件的输入端与输出端重合,大大的减小了器件的尺寸,并巧妙的利用波导与反射端面形成的夹角来实现MZI两干涉臂的臂长差。而光学材料铌酸锂晶体,其抛光后的端面,可以起到抛光金属面的高反射作用；另一方面,器件在制作过程中通常存在一定的工艺误差,造成光交错滤波器的输出谱中心波长发生偏移。而光交错滤波器实现调谐功能不但可以补偿这一工艺误差,更重要的是可以实现波长选择开关的功能。因此研究可调谐光交错滤波器有重要意义,目前通常选择电光系数较大的铌酸锂晶体材料研制电光调谐波导器件,但由于用退火质子交换工艺制作的铌酸锂光波导的折射率差较小,因此相应的铌酸锂光交错滤波器的尺寸通常较大,对器件的制作不利。为此本论文采用如上所述的反射型结构来缩短器件长度,并重点对如何实现这一器件结构进行研究,在此基础上进一步设计电极来实现其调谐功能。论文的主要内容包括：首先,论文分析了所提出的反射型非对称MZI型交错滤波器的基本结构特点,并分析了该器件的工作原理,以及输出特性。之后,分析了铌酸锂波导单模传输的条件,以保证器件的正常工作。然后分析设计了器件中所涉及的3 dB耦合器和非对称臂的基本结构参数,其中3 dB耦合器作为器件的输入和输出端,大大的影响了器件的输出特性,因此我们设计不同的耦合间距和耦合长度的耦合器来分析器件的传输特性；而两非对称臂的臂长差直接决定了输出谱的波长间隔,在此我们分析了不同臂长差对器件输出特性的影响。然后,根据对器件的所涉及的不同基本结构参数的分析设计,确定器件的整体参数,并设计制作了光刻掩模版。再利用铌酸锂退火质子交换工艺成功地制作了不同参数的铌酸锂光波导交错滤波器,并测试了器件的输出性能。具体的实验工作包括：(1)成功制作了不同参数的铌酸锂弯曲波导,测试了不同长高比情况下波导的传输特性；(2)成功制作了反射型非对称MZI交错滤波器(未镀反射膜),并测量了不同退火时间下器件的耦合器的输出特性,以获得分光比接近1：1的实验参数；(3)成功制作了反射型非对称MZI交错滤波器,并测量了器件的输出特性得到了周期性的梳状输出谱,实现了自由光谱区范围为200 GHz的光交错滤波器。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN713

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本文编号：1253575