基于zemax的波长选择开关仿真与优化

发布时间：2021-05-21 05:08

　　波长选择开关（WSS—Wavelength Selective Switch）是新一代可重构光分叉复用（ROADM—Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）光网络中的核心器件之一。基于硅基液晶（LCoS）的波长选择开关具有光谱灵活性高、插损低、信号处理能力强等显著优点,是近年来国际WSS技术发展的主要方向。目前的商用化WSS主要由Finisar等少数几家国外公司提供,其端口数一般小于1×20端口,主流产品的端口数为1×9端口,光谱分辨率10GHz。设法研制出具有高端口数和高光谱分辨率的WSS,能够有效降低ROADM光节点中所需WSS的数量,从而显著降低ROADM光网络的建设成本、能耗、故障率和运行维护成本,使光网络的全光信号处理能力和网络交换容量得到大幅度提升,同时有效降低我国在新一代光通信技术领域的贸易风险,具有重要的研究意义和实际应用价值。本文应用ZEMAX光学设计软件,通过对硅基液晶WSS光学系统内部的傅里叶透镜组、柱透镜组等光学部件和成像系统的优化,建立了 1×112端口的波长选择开关ZEMAX仿真模型,同时通过设置评价函数,优化... 

【文章来源】：中央民族大学北京市 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1. 可重构光分叉复用器的研究背景
    1.2. 论文的研究背景及意义
        1.2.1. 波长选择开关的研究背景
        1.2.2. 论文的目的和意义
    1.3. 论文的主要内容
第二章 波长选择开关的基本结构及其核心光学部件
    2.1. 波长选择开关的基本结构和工作原理
    2.2. 组成波长选择开关的核心光学部件
        2.2.1. 微透镜阵列
        2.2.2. 双胶合透镜组
        2.2.3. 衍射光栅
        2.2.4. 硅基液晶(LCoS)
    2.3. 波长选择开关的主要光学原理
        2.3.1. LCoS光束偏转原理
        2.3.2. 高斯光束的传播理论
    2.4. 本章小结
第三章 基于ZEMAX的波长选择开关模型建立
    3.1. ZEMAX的光学设计思路
    3.2. 高端口数WSS仿真模型的建立
        3.2.1. 各器件功能仿真及其参数设置
        3.2.2. 仿真系统中LCoS功能的实现
        3.2.3. 评价函数设置及系统优化方案
    3.3. 本章小结
第四章 仿真结果及分析
    4.1. LCoS的光谱分辨率
    4.2. 可实现的最高端口数
    4.3. 光束返回到微透镜端口的串扰分析
    4.4. 本章小结
第五章 多端口波长选择开关的实验
    5.1. 波长选择开关的实验搭建
    5.2. 实验的损耗分析
        5.2.1. C波段的插入损耗
        5.2.2. 中心波长为1550nm的不同滤波带宽
    5.3. 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1. 论文的主要结论
    6.2. 进一步的工作
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]多端口波长选择开关的光学设计与优化[J]. 张倩,陈根祥,宋菲君,高云舒.  激光与光电子学进展. 2019(14)
[2]基于液晶空间光调制器的光束偏转控制技术[J]. 杨赫,佟首峰,张磊,常帅,宋延嵩,赵馨,范新坤.  激光与光电子学进展. 2017(11)
[3]基于自适应模拟退火算法的光学模式转换技术[J]. 李路遥,闫连山,叶佳,郑春雨,潘炜,罗斌.  光学学报. 2016(12)
[4]基于LCoS的1×32端口灵活栅格的波长选择开关[J]. 陈冉,陈笑,陈瀛,高云舒,陈根祥,王义全.  激光与光电子学进展. 2015(12)
[5]LCoS平面光栅的衍射特性及其在1×N型波长选择开关中的应用[J]. 田淼,陈笑,高云舒,陈瀛,王珊,张景,张颖,陈根祥,王义全.  激光与光电子学进展. 2015(09)
[6]一种潜望镜周视光学系统的研究与设计[J]. 郭志强,于运治,李原.  四川兵工学报. 2011(05)
[7]一种基于微机电系统技术的新型波长选择开关[J]. 胡强高,刘德明,张玓,袁志林,张博.  光学学报. 2010(04)

博士论文
[1]可重构光分插复用器的研究[D]. 胡强高.华中科技大学 2010

硕士论文
[1]波长选择开关光学系统的优化设计与仿真[D]. 张倩.中央民族大学 2019
[2]基于LCoS的波长选择开关与多波长激光器研究[D]. 陈冉.北京交通大学 2016
[3]基于LCOS的可调波长选择开关的研究[D]. 陈超.武汉邮电科学研究院 2016
[4]基于硅基液晶处理芯片的1XN端口波长选择开关的研究[D]. 田淼.中央民族大学 2015
[5]用于激光加工中调Q Nd:YAG激光器研究[D]. 何忠蛟.浙江大学 2003



本文编号：3199109