基于液晶空间光调制器的可编程波长选择开关的技术研究

发布时间：2023-04-17 05:24

　　随着全光网的发展,可编程波长选择开关(WSS)作为光交换节点中新一代可重构光分插复用器(ROADM)与光交叉连接器(OXC)的核心光学器件之一,具有波长无关、方向无关、竞争无关、灵活格栅等丰富的全光信号处理功能。具备高端口数的WSS可以极大地降低全光网中多维光节点的建造、运行和维护成本以及系统组成复杂性,此外WSS的精细光谱操控能力可大幅度提升光节点的网络扩展功能和组网灵活性。目前商用WSS主流端口数仅为1×20端口,最小通道带宽为10GHz,光谱调谐精度为1GHz,因此更高端口数与精细光谱操控能力的WSS对开展智能弹性光网络中多维光交叉连接节点技术的研究具有重大意义。本文针对现阶段WSS受液晶空间光调制器像素密度、输入/输出端口的设计与制备以及光学系统设计与成像质量等多重因素制约而存在的端口数不足、光谱分辨率受限、任意多路广播功能等科学技术问题,通过使用4K分辨率液晶空间光调制器、改进光学系统设计并对其内部光学元件进行优化,最终实现了插损10d B以内,光谱调谐精度7.5±1pm、最小通道带宽8.34GHz并具备信号多路广播功能的1×120端口可编程波长选择开关。论文主要完成的工作如...

【文章页数】：146 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 全光网与光交换节点
    1.2 波长选择开关的主要实现技术
    1.3 波长选择开关的研究现状
    1.4 波长选择开关的主要结构与局限
    1.5 主要研究内容和创新点
2 光纤耦合微透镜阵列的理论分析与实验研制
    2.1 引言
    2.2 光纤耦合微透镜的光场演化
        2.2.1 标量衍射理论
        2.2.2 衍射的基本类型
        2.2.3 微透镜的光场分布
    2.3 微透镜与光纤的耦合效率研究
    2.4 光纤耦合微透镜阵列的实验研制
    2.5 本章小结
3 硅基液晶空间光调制器光束指向性能的研究
    3.1 引言
    3.2 液晶材料的电光特性
        3.2.1 液晶材料及其光学性质
        3.2.2 液晶的电光效应
    3.3 液晶空间光调制器的工作原理
        3.3.1 液晶空间光调制器结构
        3.3.2 液晶空间光调制器的相位调制原理
    3.4 液晶空间光调制器的光束指向特性
        3.4.1 闪耀光栅的衍射特性
        3.4.2 液晶空间光调制器的光束指向原理
    3.5 4K型液晶空间光调制器性能测试
        3.5.1 偏振特性与衍射效率
        3.5.2 相位校准
    3.6 本章小结
4 高端口数波长选择开关的研制
    4.1 引言
    4.2 衍射光栅设计与仿真
        4.2.1 衍射光栅结构设计
        4.2.2 严格耦合波对光栅结构的验证
    4.3 波长选择开关系统搭建与优化
        4.3.1 系统光路设计
        4.3.2 光谱操控精度优化
        4.3.3 性能测试
    4.4 本章小结
5 波长选择开关多端口广播与滤波功能的实现
    5.1 引言
    5.2 衍射模型搭建与采样间隔设置
        5.2.1 衍射模型搭建
        5.2.2 采样间隔设置
    5.3 混合算法实现的信号广播
        5.3.1 局部搜索算法实现的信号广播
        5.3.2 全局搜索算法实现的信号广播
        5.3.3 三步混合算法实现的信号广播
    5.4 波长选择开关可编程功能实现
        5.4.1 可编程广播功能
        5.4.2 可编程滤波功能
    5.5 本章小结
6 论文总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集



本文编号：3792660