基于新型陣列波導(dǎo)光柵的波分復(fù)用和接入網(wǎng)平面波導(dǎo)器件.pdf

1、隨著光纖通信及其業(yè)務(wù)的發(fā)展，對(duì)系統(tǒng)容量的要求日益提高。波分復(fù)用技術(shù)可以很方便地提升已鋪設(shè)光纖的容量，因而倍受重視。陣列波導(dǎo)光柵(AWG)正是波分復(fù)用系統(tǒng)的核心器件，具有波長(zhǎng)間隔小、利于集成、信道數(shù)多、串?dāng)_低等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)多方面功能：波分復(fù)用/解復(fù)用、波長(zhǎng)路由及波長(zhǎng)監(jiān)測(cè)等，而且是光分插復(fù)用器(OADM)和光交叉互連器(OXC)等光纖網(wǎng)絡(luò)中的功能模塊的重要組成部分，因而AWG在光通信網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛應(yīng)用。自從80年代末提出以來(lái)，各國(guó)研究人員

2、對(duì)AWG的研究熱情一直持續(xù)至今。本文主要開展基于新型陣列波導(dǎo)光柵的波分復(fù)用和接入網(wǎng)平面波導(dǎo)器件的理論研究，實(shí)驗(yàn)制作以及性能測(cè)試。
　　 除骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)，光纖到戶接入網(wǎng)也逐漸成為光通信的重要發(fā)展建設(shè)方向。光纖到戶可向用戶提供極豐富的帶寬，是未來(lái)光纖通信系統(tǒng)解決“最后一公里”的最好方式之一，并將成為新一代寬帶網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)志?！笆晃濉币?guī)劃明確提出：“加強(qiáng)寬帶通信網(wǎng)、數(shù)字電視網(wǎng)和下一代互聯(lián)網(wǎng)等信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推進(jìn)三網(wǎng)融合”。采用單纖三

3、向傳輸技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這種綜合業(yè)務(wù)的傳輸已經(jīng)逐漸成為光纖到戶技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主流。用陣列波導(dǎo)光柵來(lái)實(shí)現(xiàn)單纖三重波分復(fù)用器(Triplexer)是一個(gè)具有很多優(yōu)點(diǎn)的方法。ITU G．983標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了Triplexer的三個(gè)工作波長(zhǎng)為1310nm，1490nm和1550nm。由于這三個(gè)波長(zhǎng)的間距相差很大，工作光譜范圍大，用普通的AWG設(shè)計(jì)方法不能達(dá)到理想的效果。本文提出了一種基于陣列波導(dǎo)光柵的單纖三向波分復(fù)用器的新型設(shè)計(jì)，利用衍射光柵的頻譜周期性，

4、使離第二、三波長(zhǎng)較遠(yuǎn)的第一波長(zhǎng)工作在不同的衍射級(jí)次，并將第一波長(zhǎng)映射到與第二、三波長(zhǎng)形成幾乎等間距信道的第四波長(zhǎng)，從而減小了對(duì)光柵自由光譜范圍的要求，同時(shí)使對(duì)應(yīng)這三個(gè)工作信道的輸入/輸出波導(dǎo)幾乎等間距，解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法導(dǎo)致的衍射級(jí)次小，器件尺寸大，制作困難等問(wèn)題。本文首先介紹了AWG的頻譜周期性特性，接著給出了cross—order型AWG的設(shè)計(jì)步驟以及AWG的結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)，然后利用光束傳播方法進(jìn)行模擬，最后給出Triplexer的測(cè)

5、試結(jié)果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和模擬結(jié)果基本吻合，驗(yàn)證了這項(xiàng)全新技術(shù)的可行性。
　　 作為密集波分復(fù)用(DWDM)主干網(wǎng)的核心器件，AWG的性能影響著整個(gè)系統(tǒng)的性能，而改善AWG性能則有利于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能的提高和成本的降低。在高速DWDM系統(tǒng)中，AWG的偏振敏感性，特別是偏振相關(guān)波長(zhǎng)偏移(PDλ)指標(biāo)，是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)外已報(bào)導(dǎo)的偏振相關(guān)性消除技術(shù)主要有：半波片法、無(wú)雙折射波導(dǎo)法、衍射級(jí)次匹配法、三角形補(bǔ)償區(qū)法以及調(diào)整應(yīng)力方法(摻硼和磷的

6、二氧化硅波導(dǎo)上包層)。本文研究一種新穎的偏振補(bǔ)償方法，這種方法結(jié)合了陣列波導(dǎo)光柵和蝕刻衍射光柵的雙重工作原理，利用平板波導(dǎo)區(qū)域的雙折射性質(zhì)補(bǔ)償了陣列波導(dǎo)區(qū)域的雙折射性質(zhì)，適用于多種波導(dǎo)材料和結(jié)構(gòu)，并和一般的平面波導(dǎo)制作工藝完全兼容，無(wú)需額外器件，無(wú)需增加制作步驟，不需要增加器件尺寸，因此是一種很適合實(shí)用化的偏振補(bǔ)償技術(shù)。本文給出偏振非敏感AWG設(shè)計(jì)過(guò)程和模擬結(jié)果。相較于其他AWG設(shè)計(jì)，提出了更具有普遍適應(yīng)性，更靈活的AWG參數(shù)確定過(guò)程。