波長選擇開關(guān)（WSS）是新一代可重構(gòu)光分插復(fù)用（ROADM）全光網(wǎng)絡(luò)中的核心光學器件之一�；诠杌壕В↙CoS）技術(shù)的波長選擇開關(guān)具有的波長無關(guān)、方向無關(guān)、無競爭性、無格柵（CDCG）以及豐富的全光信號處理功能已成為波長選擇開關(guān)技術(shù)發(fā)展的主要方向。目前商用化WSS主流產(chǎn)品的端口數(shù)僅為1×9端口。通過改進光學系統(tǒng)設(shè)計并對其內(nèi)部光學元件進行優(yōu)化,設(shè)計并研制出具有高端口數(shù)的硅基液晶WSS,對于進一步降低ROADM光網(wǎng)絡(luò)的建造和運維成本、提高網(wǎng)絡(luò)性能及其全光交換能力具有重要的研究意義和實際價值。本文針對一種基于光纖微透鏡陣列和硅基液晶的WSS光學系統(tǒng)進行設(shè)計并建立了基于VirtualLab光學仿真軟件的波長選擇開關(guān)仿真模型,并對波長選擇開關(guān)中1×76端口的光束傳輸和端口間插損等關(guān)鍵參數(shù)進行了數(shù)值仿真研究,并根據(jù)仿真結(jié)果進行了初步的實驗系統(tǒng)搭建。論文完成的主要工作如下:1.詳細論述了基于光纖微透鏡陣列和硅基液晶的波長選擇開關(guān)的整體光學系統(tǒng)設(shè)計、所涉及的主要光學部件及其基本工作原理。2.建立了基于VirtualLab光學仿真軟件的波長選擇開關(guān)仿真模型,通過適當設(shè)置微透鏡陣列、傅里葉變換透鏡、柱面... 

【文章來源】：中央民族大學北京市 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：52 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１?ｌｘＮ型波長選擇開關(guān)的簡要功能示意圖Ｍ??Ｆｉｇ?１－１?Ｂａｓｉｃ?ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?１＞＜Ｎ?ｔｙｐｅ?ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ?ｓｗｉｔｃｈ??

２波長選擇開關(guān)的核心光學部件??２．１波長選擇開關(guān)的結(jié)構(gòu)??圖２－１為基于ＬＣＯＳ的ＷＳＳ的基本結(jié)構(gòu)，其中主要器件包括光纖耦合微透鏡??陣列、準直透鏡、光柵、柱面鏡以及液晶空間光調(diào)制器。光纖耦合微透鏡陣列的??中心端口為ＷＳＳ的輸入端口，其余端口為輸出端口。光纖耦合微透鏡陣列的主要??功能分為兩部分：一是將入射光擴束，以使高斯光束在經(jīng)過準直透鏡后轉(zhuǎn)換為大??小合適的近似平行光；二是將經(jīng)過液晶空間光調(diào)制器偏轉(zhuǎn)的一級衍射光經(jīng)微透鏡??更好地耦合進輸出光纖中。準直透鏡用于將透過微透鏡的光束進行準直，使高斯??光束的光束半徑維持在一定范圍內(nèi)，光柵作為色散器件則可將復(fù)合光分解成單色??光，隨后用柱面鏡對經(jīng)過解復(fù)用后的單波長光進行壓縮，以提高液晶空間光調(diào)制??器的使用效率并減少串擾，最后液晶空間光調(diào)制器對入射光進行調(diào)制，使其衍射??光以一定角度出射后依次逆序經(jīng)過上述光學器件，最終耦合到特定的輸出端口。??透鏡??廠?／?透射光柵??＇?Ｐｏｒｔ?Ａ?—■？?ｂ?—??■■■??１＾??麟鏡陣列條??政?一??圖２－１波長選擇開關(guān)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)［２２１??Ｆｉｇ?２－１?Ｓｙｓｔｅｍ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ?ｓｗｉｔｃｈ??微透鏡陣列是指由微小透鏡而成的陣列，一般具有體積孝視場角大、靈敏??度高、重量輕等優(yōu)點，且其應(yīng)用場景十分廣泛。一般而言，微透鏡陣列可分為衍??６??

射型微透鏡陣列與折射型微透鏡陣列兩種，可通過飛秒激光加工法、光刻膠法等??方法獲得。在波長選擇開關(guān)中，微透鏡陣列緊挨輸入輸出端口，用以縮小光纖端??面出射高斯光束的發(fā)散角。此外，應(yīng)特別注意在實驗中對光纖耦合微透鏡陣列與??輸入輸出光纖的準直，這與光纖耦合效率的大小密切相關(guān)［２｜］。??在利用仿真軟件對波長選擇開關(guān)器件中微透鏡陣列進行仿真時，可通過在??Ｖｉｒｔｉｍ丨Ｌａｂ光學軟件中添加一凸面鏡以及一平面鏡，并根據(jù)實際需求合理設(shè)置兩平??面間厚度、透鏡材料、各面尺寸、曲率半徑等參數(shù)［２２］。由于波長選擇開關(guān)為ｌｘＮ??型，故可在仿真一個微透鏡的基礎(chǔ)上，通過周期化設(shè)置微透鏡陣列的周期以及陣??列尺寸獲得滿足要求的微透鏡陣列，其中微透鏡的尺寸指的是單個微透鏡的直徑??大小，周期指的是在一個微透鏡陣列中兩個相鄰微透鏡的中心間距，圖２－２展示了??通過光學仿真軟件ＶｉｒｔｕａＬａｂ設(shè)定得到的一個二維微透鏡陣列。??！�。�?３?３?－?ｎ?＊?ｉ?ｉ?ｉ?Ｓ?Ｓ?ｉ?ｉ?ｉ?］?ｉ?ｉ?ｉ＂＇??ｓ＂，＂＂＂⑴＂丨??圖２－２微透鏡陣列??Ｆｉｇ．２－２?Ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ?ａｒｒａｙ??一般而言，高斯光束在經(jīng)過透鏡后，其束腰半徑與束腰位置會發(fā)生改變，從??而成為一個新的高斯光束。結(jié)合近軸光學系統(tǒng)的物像公式、高斯光束的波面曲率??半徑以及高斯光束在透鏡前后的通光口徑相等公式和原理，可以推導出高斯光束??通過透鏡后束腰距離透鏡的距離ｙ以及新束腰的大�。�。：??Ｗ?＾ＴＴ?（２－Ｄ??（尸＋心平??７??

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：2980336