基于级联聚合物长周期波导光栅的可调谐滤波器
发布时间：2021-02-01 09:30
光滤波器是用来进行波长选择的器件,它可以从众多的波长中过滤掉特定的波长,在光纤传感以及光纤通信系统中具有许多重要的应用,例如波长选择、光放大器的噪声滤除、增益均衡、光复用/解复用等。近年来,随着密集波分复用（DWDM）和光频复用（OFDM）技术的快速发展,在提升光通道的灵活选择性和降低系统工作成本方面,可调谐光滤波器具有十分重要的意义。目前对于可调谐光滤波器的研究主要包括马赫增德尔光滤波器、声光可调谐滤波器、分布反馈（DFB）激光可调谐光滤波器、光栅滤波器,可调谐法布里珀罗滤波器等。其中基于长周期波导光栅的滤波器由于制作灵活,可基于多种材料和结构,背向反射低,插入损耗小,在调谐范围和温度敏感性方面的优秀表现被人们所关注。本文首次提出将两段聚合物长周期波导光栅进行级联,来实现一个带宽更窄的滤波器的方案。文章首先介绍了光波导的基础理论和基于模式耦合理论的长周期波导光栅的工作原理,分析了级联长周期波导光栅的工作原理。接着介绍了我们设计的第一种器件结构:一种基于基模与包层模工作的上表面长周期光栅滤波器。首先根据波导的色散曲线,我们确定了单模波导的尺寸。仿真得到两个工作模式的有效折射率后,我们通...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图2-1条形波导结构
第二章长周期波导光栅关键理论分析7将2-2式代入2-3式可得：222222201()1()[(,)]0()()effXxYyknxynXxxYyy++=（2-4）在上式左边加，减去一个独立于y方向的量220kN(x),从而可将该式分解为两个独立的方程：222220()[(,)]()0effYyknxynYyy+=（2-5-1）222220()[(,)]()0effXxknxynXxx+=（2-5-2）上面两个式子分别对应y方向受限和x方向受限的两个平板波导的波动方程。说明分析条形波导时，可以将其等效为两个分别在垂直方向和水平方向受限的平板波导来处理。图2-2条形波导的有效折射率解法接下来使用如图2-2所示的方法进行求解，1、先将条形波导等效为垂直方向受限的平板波导：22222224012222112arctan()arctan(),xxxxxNnNnkbnNnnNnN=++n=0,1,2...（2-6）2、再将其等效为水平方向受限的平板波导，求解出平板波导的TM模
电子科技大学硕士学位论文822222222350222222352arctan()arctan(),xeffxeffxeffxeffxeffNnnNnnkbNnmnNnnNn=++m=0,1,2...（2-7）当对一个具体的条形波导进行求解时，我们可以采用作图法，利用MATLAB求解出这个被等效的平板波导的有效折射率effn，也就是求出了条形波导xmnE模的有效折射率。2.2长周期波导光栅的理论分析2.2.1长周期波导光栅的耦合模理论光波导中，绝大部分能量都集中于芯层，以芯层模式的形式传输，但同时也总有小部分能量散布在包层中。理论上光波导中的芯层模式和包层模式是正交的，各自独立传输，不会发生耦合。即同一个波导中，两个不同的模式之间的模场积分为0。**[(,)(,)(,)(,)]0uxvyuyvxsExyHxyExyHxydxdy=（2-8）uE,vE两个模式的电场，uH,vH是模式的磁场，并且uv。上式也可用式（2-9）表示：+*-[(,)(,)]0()uzvzExyHxydxdyuv=（2-9）上面两个式子可用于计算两个模式耦合时的耦合系数。图2-3常见的长周期波导光栅结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]Tunable optical filter using second-order micro-ring resonator[J]. 邓林,李德钊,刘子龙,孟英昊,郭小男,田永辉. Chinese Physics B. 2017(02)
[2]我国光纤通信的发展现状与未来前景探讨[J]. 刘洁. 电子技术与软件工程. 2014(02)
[3]可调谐光滤波器的研究[J]. 马红玉,陈根祥. 光通信技术. 2011(03)
[4]可调谐光滤波器的研究进展[J]. 宋明,谢芳,冯其波. 光学仪器. 2006(05)
[5]对光纤通信现状与未来的思考[J]. 王海潼,孟杰. 现代电子技术. 2003(16)
本文编号：3012562
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图2-1条形波导结构
第二章长周期波导光栅关键理论分析7将2-2式代入2-3式可得：222222201()1()[(,)]0()()effXxYyknxynXxxYyy++=（2-4）在上式左边加，减去一个独立于y方向的量220kN(x),从而可将该式分解为两个独立的方程：222220()[(,)]()0effYyknxynYyy+=（2-5-1）222220()[(,)]()0effXxknxynXxx+=（2-5-2）上面两个式子分别对应y方向受限和x方向受限的两个平板波导的波动方程。说明分析条形波导时，可以将其等效为两个分别在垂直方向和水平方向受限的平板波导来处理。图2-2条形波导的有效折射率解法接下来使用如图2-2所示的方法进行求解，1、先将条形波导等效为垂直方向受限的平板波导：22222224012222112arctan()arctan(),xxxxxNnNnkbnNnnNnN=++n=0,1,2...（2-6）2、再将其等效为水平方向受限的平板波导，求解出平板波导的TM模
电子科技大学硕士学位论文822222222350222222352arctan()arctan(),xeffxeffxeffxeffxeffNnnNnnkbNnmnNnnNn=++m=0,1,2...（2-7）当对一个具体的条形波导进行求解时，我们可以采用作图法，利用MATLAB求解出这个被等效的平板波导的有效折射率effn，也就是求出了条形波导xmnE模的有效折射率。2.2长周期波导光栅的理论分析2.2.1长周期波导光栅的耦合模理论光波导中，绝大部分能量都集中于芯层，以芯层模式的形式传输，但同时也总有小部分能量散布在包层中。理论上光波导中的芯层模式和包层模式是正交的，各自独立传输，不会发生耦合。即同一个波导中，两个不同的模式之间的模场积分为0。**[(,)(,)(,)(,)]0uxvyuyvxsExyHxyExyHxydxdy=（2-8）uE,vE两个模式的电场，uH,vH是模式的磁场，并且uv。上式也可用式（2-9）表示：+*-[(,)(,)]0()uzvzExyHxydxdyuv=（2-9）上面两个式子可用于计算两个模式耦合时的耦合系数。图2-3常见的长周期波导光栅结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]Tunable optical filter using second-order micro-ring resonator[J]. 邓林,李德钊,刘子龙,孟英昊,郭小男,田永辉. Chinese Physics B. 2017(02)
[2]我国光纤通信的发展现状与未来前景探讨[J]. 刘洁. 电子技术与软件工程. 2014(02)
[3]可调谐光滤波器的研究[J]. 马红玉,陈根祥. 光通信技术. 2011(03)
[4]可调谐光滤波器的研究进展[J]. 宋明,谢芳,冯其波. 光学仪器. 2006(05)
[5]对光纤通信现状与未来的思考[J]. 王海潼,孟杰. 现代电子技术. 2003(16)
本文编号：3012562
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3012562.html
