薄膜多腔滤光片型梳状滤波器的设计

介绍了一种通过使用多个薄膜法布里—珀罗滤光片的叠加来实现密集波分复用中使用的梳状滤波器的设计的新方法。采用间隔层为熔融石英的薄膜法布里—珀罗滤光片作为基本结构的光学梳状滤波器可以比较容易地控制各腔的厚度,因而能精确地达到波分复用系统中波长间隔非常窄的要求。分析了如何确定间隔层厚度和各法布里—珀罗腔的反射镜的反射率以及它们之间的匹配问题,最后给出了与设计吻合较好的实验结果,制作的梳状滤波器在C波段的信道间隔为100GHz,相邻通道窜音小于-24dB,最小插入损耗约-0．4dB。     

微机械FP腔可调谐滤波器在WDM系统中的串扰分析

介绍了一种以FP谐振腔为基础,用于波分复用系统的MOEMS器件-电控可调谐FP光滤波器.器件采用微电子机械加工技术研制.研究了FP型解复用器在密集波分复用系统中引入的信道间串扰对系统的影响,并分别讨论了激光器线宽、滤波器带宽、信道间距对串扰的影响.在信道间隔为100GHz,激光器线宽为5GHz,串扰可达到-21dB左右.     

高性能可调谐滤波片的优化设计方法

根据薄膜窄带滤光片在倾斜入射时的特性,通过改进间隔层膜系结构来调整其等效折射率,可以设计出具有稳定透射峰值和带宽的角度调谐窄带滤光片。根据与密集波分复用(DWDM)系统相关的通道频率、插损、带宽、隔离度、偏振相关损耗(PDL)等八个标准,结合薄膜矩阵理论与新构造的评价函数,构建了一个可调谐滤光片膜系,通过改变各参数的权重因子,得到满足不同要求的最优膜系。利用构建的系统,优化设计了分别用于O波段和C波段100 GHz密集波分复用系统的具有高隔离度、低偏振相关损耗的角度调谐窄带滤光片。C波段膜系的最大调谐角度达11°,相邻通道隔离度可达-30.3 dB,最后对其透射特性以及影响调谐角度极限的因素进行了分析。     

基于薄膜滤光片的新型可重构光分插复用器

研制了一种基于窄带薄膜滤光片的可重构的光分插复用器(ROADM).它由三个单芯光纤准直器、一对三端口光环形器、一对全反射镜和一片特别设计的角度调谐窄带多腔薄膜滤光片组成.通过步进电机的推动调制角度调谐滤光片的倾斜入射角度,从而实现了可选择波长上下路.对该可重构的光分插复用器进行了实验研究,并对该器件的串扰特性进行了详细的分析与计算.实验中得到的上下路信道隔离度大于34 dB,可调谐范围大于26nm,与理论计算结构相符.该种新型的ROADM具有结构简单、可调谐范围大、隔离度高、低偏振相关损耗、成本低等特点,可广泛应用于各种密集波分复用(DWDM)光网络.     

波导侧壁起伏对聚酰亚胺波导光学梳状滤波器串扰特性的影响及其改善方法

提出了一种结构模型来分析由工艺引起的波导侧壁起伏对于聚合物波导光学梳状滤波器的滤波特性的影响。含氟聚酰亚胺高分子聚合物制备多级马赫一曾德尔串联型光学梳状滤波器件的工作参量为中心波长1550nm,波长间隔为0．8nm,40通道的波长交错分离。模拟计算：表明,对由高分子聚合物材料制备的多级马赫-曾德尔串联型光学梳状滤波器件,其主要影响是增大了信道之间的串扰,中心波长1550nm处的信道串扰由理想情况下的-40dB降为-12dB,极大地影响了器件的性能。在此基础上,提出一种改善光学梳状滤波器串扰性能的新结构,该结构由多级马赫-曾德尔耦合器和微环共振滤波器串接构成,40个通道的串扰改善为-0dB以下。     

基于渐变折射率光量子阱的密集波分复用研究

提出了利用渐变折射率光量子阱设计密集波分复用器件的构想,用时域有限差分法验证了该构想的可行性,分析了这种器件工作的物理机理.计算表明,折射率分布曲线不同的光子阱能局域不同的量子态,应用不同局域态的光量子阱对光波进行合成和分离,能够有效减小信道间隔,实现密集波分复用功能,使有限的频带能容纳更多的信道,提高频谱利用率.该器件信道中心波长精确稳定,信道隔离度较大,插入损耗小而均匀,信道间信号串扰小.     

一种新型三端口可调带通滤波器的结构设计及分析

研制了一种基于DWDM角度调谐薄膜滤光片的新型三端口可调带通光学滤波器,它由三个单芯光纤准直器和一片特别设计的角度调谐窄带多腔薄膜滤光片组成.通过一台步进电机控制滤光片的入射角度实现了可调谐滤波,同时对于剩余波长信号没有影响继续传输.对该三端口可调滤波器进行了理论计算和实验研究,并对该器件的串扰特性进行了详细分析与计算.实验中得到的相邻信道隔离度接近30 dB,可调谐范围大于26 nm,与理论设计较为一致.     

密集波分复用条件下的光轨网络串扰分析与仿真

光轨网络是一种能够利用成熟的光学器件实现带宽灵活分配和信息交换的新型网络.串扰是限制光轨网络的物理层性能及其扩展性的重要因素.本文讨论了典型的光轨网络节点中异频串扰和同频串扰的产生原因,理论分析了两者对光轨网络的物理层传输性能的影响.给出了3种串扰性能的评价方法.以密集波分复用技术为应用背景,分别搭建了器件隔离度为20dB和30dB的、具有3个节点5个波长且单波长速率为2.5Gbps的光轨网络,仿真了串扰在光轨网络中的传播过程,并计算了光轨网络的误码率、功率代价和相对串扰.理论分析和仿真结果表明:光滤波器、解复用器和复用器是光轨网络中串扰产生的关键器件,且提高器件的隔离度等性能对于提高光轨网络的传输性能会有较显著的效果;在密集波分复用条件下,串扰对单波长速率为2.5Gbps的光轨网络的误码率和功率代价具有显著的影响,从而限制了光轨网络实际可用的节点数目.     

密集波分复用条件下的光轨网络串扰分析与仿真

光轨网络是一种能够利用成熟的光学器件实现带宽灵活分配和信息交换的新型网络.串扰是限制光轨网络的物理层性能及其扩展性的重要因素.本文讨论了典型的光轨网络节点中异频串扰和同频串扰的产生原因,理论分析了两者对光轨网络的物理层传输性能的影响.给出了3种串扰性能的评价方法.以密集波分复用技术为应用背景,分别搭建了器件隔离度为20 dB和30 dB的、具有3个节点5个波长且单波长速率为2.5 Gbps的光轨网络,仿真了串扰在光轨网络中的传播过程,并计算了光轨网络的误码率、功率代价和相对串扰.理论分析和仿真结果表明:光滤波器、解复用器和复用器是光轨网络中串扰产生的关键器件,且提高器件的隔离度等性能对于提高光轨网络的传输性能会有较显著的效果;在密集波分复用条件下,串扰对单波长速率为2.5 Gbps的光轨网络的误码率和功率代价具有显著的影响,从而限制了光轨网络实际可用的节点数目.     

光纤环对非平衡马赫曾德尔干涉仪型波长交错滤波器性能的改善

波长交错滤波器是一种类似于梳状滤波器的无源光子器件，在密集波分复用系统中可以起到复用和解复用器件的作用。如果将一光纤圈加入光纤溶锥型非平衡马赫－曾德尔干涉仪型波长交错滤波器系统中，它的滤波性能将有所改善。改进后的梳状滤波器的透射率形态近似于方波，讨论了新系统的结构和参数选取。     

一种新型光交错复用器的设计

提出了一种偏振光干涉型光交错复用器的新结构。其核心元件双折射模拟波片等效于双折射晶体波片，可以获得比一般双折射晶体大得多的等效双折射。该光交错复用器除了具有一般偏振光干涉型光交错复用器的稳定性好、可靠性高的特点外，特别具有隔离度更高和更容易实现各种大小频率间隔的优点。利用该结构设计了用于50GHz频率间隔波分复用信号的奇偶分离的光交错复用器，通带和阻带的平坦宽度均大于1／5周期，隔离度为～30dB。同时，对该器件在实际应用中的几个基本参量，如插入损耗、偏振相关损耗和成本等也作了分析和讨论。     

C-band three-port tunable band-pass thin film optical filter with low polarization-sensitivity

According to the oblique incidence characteristics of thin film narrowband filter, the stack of 100 GHz DWDM four cavities angle-tuned thin film filter has been designed and optimized. The two polarization modes’ central wavelengths of the thin film filter can be centered at the same one in oblique incidence, and it has a stable tuning range of 20 nm without the phenomenon of polarization central wavelength separation. Using this kind of angle-tuned thin film filter and the polarization beam-splitters, the tuning range of the angle-tuned thin film filter can be further expanded due to the reason that it can transmit only the s-polarization light. In this paper we also developed a three-port bandpass tunable filter device with new structure, which tuning range can cover the whole C-band and its adjacent channel isolation degree is high. The experiments show that the three-port tunable filter has an effective tuning range of 33 nm, and its adjacent channel isolation degree is more than 35 dB. It has a bright application opportunity for its flexibility and effective performance.     

基于法布里-珀罗腔反射光相位特性设计的梳状滤波器

提出了一种用于设计密集波分复用全光网络中梳状滤波器的方法，该器件利用法布里-珀罗腔反射光相位的非线性性质，结合光的相位在一定光程差下随频率呈线性周期变化的特点，通过使这样两束相位匹配的光发生干涉，得到所需滤波特性。运用江膜特征矩阵对模型进行了模拟计算，并分析了计算结果，论证了这种结构的可行性。     

在线滤波技术在光纤马赫-德尔交叉复用器中的应用

为构造出与理想梯形滤波器接近的滤波形状，在单级光纤马赫-德尔交叉复用器的基础上，引入在线滤波技术；通过增加干涉级数和调整2对干涉臂的干涉长度和耦合器的耦合比，实现了逼近宽带陡沿的滤波输出。通过与梯形滤波器傅里叶展开式的比较，计算得到了器件的最佳参数，器件的滤波性能以及温度稳定性相对于单级结构得到了明显提高。根据理论计算，成功制作出通道间隔为50GHz的样品器件。其输出为-0.5dB，带宽大于0.185nm，相邻通道隔离度大于30dB，满足了DWDM系统指标要求。     

马赫曾德尔干涉仪型波长交错器研究

提出薄膜器件与光纤器件构成组合器件的概念，详细研究了薄膜Gires-Tournois干涉仪型光学全通滤波器与光纤马赫-曾德尔干涉仪组合成的波长交错器的传输特性。并讨论了反射系数、损耗、色散、耦合比等参量对器件性能的影响。最后，提出一个双向马赫-曾德尔干涉仪组合器件的方案及其在双向波分复用系统中的应用。     

Tunable Optical Add/Drop Multiplexers Using Cascaded Mach Zehnder Coupler

A tunable add/drop filter based on Cascaded Mach Zehnder (CMZ) coupler using SiO₂/silicon oxinitride (SiON) is presented with its mathematical model. The increase of filtered width (i.e., free spectral response) and lowering of crosstalk for this filter are optimized using its mathematical model with truncated binomial coupler distribution. The number of wavelength channels with 100 GHz (0.8 nm) channel spacing for 5-stage (M = 9, r = 2) truncated binomial CMZ filter with index contrast ∼5% at -20 dB crosstalk and the bending loss of 0.1 dB per MZ section are obtained as ∼37 (free spectral range of 31 nm). It is seen that if during the fabrication process, waveguide core width w is increased or decreased by 0.1 μm (in percentage terms ∼±6.6%), the crosstalk is slightly increased by ∼7%. Thermal tuning for wavelength channels is achieved by thin film heater with low power thermooptic delay line structure which reduces the heating power by ∼1.58 times in comparison to the conventional structure.     

Polarization-independent and tunable comb filter based on a free-space coupling technique

A novel polarization-independent and tunable comb filter that consists of only one glass slab sandwiched between two gold films has been demonstrated. The filter has greater than 12 dB channel isolation, less than 0.2 dB insertion loss, and accurate 0.8 nm channel spacing.