基于微環(huán)諧振腔結(jié)構(gòu)的可重構(gòu)光分插復(fù)用器的設(shè)計與仿真研究.pdf

1、隨著光通信技術(shù)的發(fā)展，新業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)，推動了光網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了根本的變化。密集波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)正向著具有光交換、光路由以及智能波長分配功能的全光網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展?？芍貥?gòu)光分插復(fù)用器(ROADM)作為全光網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵節(jié)點器件，正在向波長可調(diào)諧、抑制串?dāng)_等更高性能的方向發(fā)展，逐漸成為光通信領(lǐng)域研究的熱點。其基本組成單元微環(huán)諧振腔具有功能多、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、靈敏度高及良好的波長選擇性等優(yōu)點，已被廣泛用于設(shè)計制作光濾波器、光調(diào)制器、波分復(fù)用器和光開關(guān)等光

2、通信器件。微環(huán)諧振腔為設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊的高集成化可重構(gòu)光分插復(fù)用器提供了一條新的途徑，研究基于微環(huán)諧振腔結(jié)構(gòu)的可重構(gòu)光分插復(fù)用器對未來全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有重要意義。
　　為了突破傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的光分插復(fù)用器在光傳送骨干網(wǎng)上不能良好的實現(xiàn)低串?dāng)_、低損耗、可調(diào)諧的特性，所以本文研究了一種改進的具有優(yōu)良性能的基于微環(huán)諧振腔結(jié)構(gòu)的可重構(gòu)光分插復(fù)用器。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　(1)在廣泛閱讀國內(nèi)外文獻的基礎(chǔ)上，總結(jié)目前對可重構(gòu)光分插復(fù)用器的

3、研究存在調(diào)諧速度不夠快、尺寸大、集成度不高的缺點，了解了真正實際應(yīng)用的高速集成化的ROADM器件并不多?；诋?dāng)今對微環(huán)諧振腔的研究成為了熱點，本課題重點介紹了微環(huán)諧振腔結(jié)構(gòu)的ROADM，對微環(huán)諧振腔的基本模型、工作原理、性能參數(shù)進行了分析，之后運用耦合模理論和傳輸矩陣法對微環(huán)諧振腔結(jié)構(gòu)的ROADM的輸出振幅、輸出光譜、插入損耗、串?dāng)_進行了公式推導(dǎo)，并數(shù)值模擬分析，為后文的設(shè)計與優(yōu)化奠定理論基礎(chǔ)。
　　(2)針對傳統(tǒng)矩形十字波導(dǎo)交叉

4、處存在串?dāng)_和散射損耗的缺點，在十字交叉處引入了錐形多模干涉原理，設(shè)計了錐形多模干涉十字交叉波導(dǎo)。仿真結(jié)果表明該十字波導(dǎo)能實現(xiàn)尺寸小、低串?dāng)_、低損耗的特性。利用錐形十字波導(dǎo)代替?zhèn)鹘y(tǒng)矩形波導(dǎo)，構(gòu)建錐形單環(huán)諧振結(jié)構(gòu)的ROADM模型，并模擬了其輸出光譜、串?dāng)_、輸出功率，仿真結(jié)果表明與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的相比，該結(jié)構(gòu)的輸出光譜對稱、諧振峰平坦、串?dāng)_幾乎沒有、輸出功率提高了16％。說明了采用線性錐形結(jié)構(gòu)能很好的實現(xiàn)低損耗光傳輸。
　　(3)提出了一種具

5、有優(yōu)良特性的四通道型的光分插復(fù)用器，即基于線性錐形級聯(lián)四環(huán)結(jié)構(gòu)的ROADM。介紹和分析了四環(huán)結(jié)構(gòu)的ROADM的工作原理和基本功能，并介紹了熱光調(diào)諧原理。運用FDTD算法對傳統(tǒng)四環(huán)結(jié)構(gòu)與線性錐形四環(huán)結(jié)構(gòu)的ROADM特性進行分析，仿真結(jié)果表明線性錐形四環(huán)結(jié)構(gòu)的ROADM具有非諧振光弱、箱型波譜響應(yīng)平坦、各信道的插入損耗低和串?dāng)_小等優(yōu)點，控制好加熱片的加熱功率，該結(jié)構(gòu)能實現(xiàn)動態(tài)的下載不同波長信號。因此對未來集成大規(guī)模的ROADM器件設(shè)計具有重