基于LCoS的波长选择开关与多波长激光器研究

发布时间：2017-03-17 15:05

  本文关键词：基于LCoS的波长选择开关与多波长激光器研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：全光通信网络具有高能效、高可靠性、低成本、可扩展性强、灵活组网、可智能化动态配置网络资源等众多显著的优点。成为了目前光纤通信技术的主要发展方向,相关的智能化通信光电子器件、光交换与光交叉连接技术也已成为近年来光通信领域的研究热点。能够通过计算机远程控制的可调谐多波长光纤激光器(TFL)、波长选择开关(WSS)和可重构光分插复用器(ROADM)设备,是全光通信网络未来发展的最关键的基础设备,受到了国内外众多研究机构和设备商的关注,具有广泛的市场需求和重要的研究价值。其中WSS是构成目前第三代ROADM的核心器件。本论文针对现有WSS光学系统复杂、系统损耗和端口串扰较大,以及端口数和通道数不足等问题,搭建了一种可以远程控制并具有通带灵活调节功能的基于硅基液晶处理芯片(LCoS)的WSS。同时,利用WSS灵活的滤波功能,搭建了一种基于LCoS的多波长光纤激光器,仅利用一块LCoS芯片,实现了灵活、稳定、可调谐的多波长激光输出。具体工作内容如下：(1)介绍了液晶空间光调制器和多波长光纤激光器的研究进展,分析了液晶材料的电光特性和硅基液晶空间光调制器(LCoS-SLM)的结构,并采用琼斯矩阵理论,研究了线性偏振光经过LCoS-SLM调制后的偏振态和光强。(2)应用标量衍射理论,分析加载相位光栅全息图时LCoS-SLM的衍射效率,并利用空间域和频率域的方法,计算出衍射效率的表达式,模拟出衍射光强的曲线。(3)在理论分析基础上,通过精细的2f光学系统设计,结合专用色散元件、高精度光纤端口阵列等光学部件,实现了一种结构科学合理的、支持灵活光谱、通道带宽和间隔可调的WSS原理样机。(4)利用WSS灵活的光学滤波特性,搭建了基于LCoS的多波长可调谐环形腔光纤激光器的实验平台,实现了在室温下4个波长稳定激射,每个波长独立可调,波长间隔为4nm的激光输出,且边模抑制比(SMSR)大于50dB。
【关键词】：液晶空间光调制器 波长选择开关 可调谐多波长光纤激光器 闪耀光栅
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248;TN929.1
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-20
• 1.1 光通信的发展11-12
• 1.2 液晶空间光调制器12-13
• 1.2.1 液晶的研究历史12
• 1.2.2 液晶空间光调制器的意义及分类12-13
• 1.3 波长选择开关的发展及研究现状13-14
• 1.4 多波长光纤激光器的发展及研究现状14-18
• 1.5 论文的主要研究内容18-20
• 2 LCOS的结构及其工作原理20-42
• 2.1 液晶空间光调制器20-26
• 2.1.1 液晶材料的结构及其电光特性20-22
• 2.1.2 液晶空间光调制器的基本结构22-23
• 2.1.3 LCoS空间光调制器的工作原理23-26
• 2.2 闪耀光栅26-28
• 2.3 基于闪耀光栅的液晶空间光调制器衍射效率分析28-34
• 2.3.1 标量衍射理论28-30
• 2.3.2 基尔霍夫衍射理论30-33
• 2.3.3 多缝夫琅禾费衍射的光强分布33-34
• 2.4 液晶空间光调制器的平面光栅的衍射理论模型34-40
• 2.5 液晶空间光调制器的衍射效率测量40-42
• 3 基于LCOS的波长选择开关的研究42-49
• 3.1 WWS系统的设计与搭建42-44
• 3.2 WWS系统的控制44-45
• 3.3 WWS系统的性能测试45-48
• 3.4 本章小结48-49
• 4 基于LCOS的多波长可调谐激光器49-56
• 4.1 掺饵光纤激光器的基本原理49-50
• 4.2 基于LCoS的波长选择开关的滤波特性50-51
• 4.3 基于LCoS的多波长可调谐激光器51-55
• 4.3.1 基于LCoS的多波长光纤激光器的结构51-52
• 4.3.2 基于LCoS的多波长光纤激光器的性能测试52-55
• 4.4 本章小结55-56
• 5 总结与展望56-58
• 5.1 论文总结56-57
• 5.2 未来工作及展望57-58
• 参考文献58-61
• 作者简历61-63
• 学位论文数据集63

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本文编号：253050