【摘要】：新一代全光網(wǎng)絡(luò)要求其ROADM(Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer,可重構(gòu)光分插復(fù)用器)節(jié)點(diǎn)能夠進(jìn)行波長粒度的光交換,帶通型可調(diào)諧光學(xué)濾波器(Tunable Optical Filter,TOF)和波長選擇開關(guān)(Wavelength Selective Switch,WSS)在這種新型ROADM節(jié)點(diǎn)中有著重要的應(yīng)用。本文研究基于LCOS(Liquid Crystal on Silicon,硅基液晶)技術(shù)的可調(diào)諧光學(xué)濾波器,主要研究工作如下:研究了液晶的電光效應(yīng)和LCOS的相位調(diào)制原理,討論了基于LCOS的光束偏轉(zhuǎn)技術(shù)原理,基于位相差分析方法初步得到:LCOS動(dòng)態(tài)相位光柵的衍射特性取決于單像素衍射、閃耀光柵干涉和階梯光柵干涉三個(gè)因子,衍射光能量集中于+1級(jí)衍射光,可以獲得較高的衍射效率,LCOS對(duì)入射光束的偏轉(zhuǎn)角度即為+1級(jí)衍射光的衍射角。設(shè)計(jì)了一種自由空間光學(xué)結(jié)構(gòu)的帶通型可調(diào)諧光學(xué)濾波器陣列(Tunable Filter Array,TFA),通過LCOS芯片上的像素分割和光束偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)TFA通帶的選擇。對(duì)TFA模塊中的高斯光束參數(shù)匹配、LCOS芯片像素分割等問題進(jìn)行了深入的分析,在此基礎(chǔ)上,對(duì)色散系統(tǒng)、擴(kuò)束元件、偏振轉(zhuǎn)換組件、光纖陣列、微透鏡陣列等光學(xué)組件進(jìn)行了詳細(xì)的參數(shù)設(shè)計(jì),并對(duì)整體光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了軟件仿真。WSS可視為一種1×K端口的帶通型TOF,考慮LCOS在WSS模塊中的實(shí)際應(yīng)用情況,建立了簡(jiǎn)化的2f光學(xué)系統(tǒng)模型,基于高斯光學(xué)和傅里葉光學(xué)理論,分析了LCOS動(dòng)態(tài)相位光柵的衍射特性與WSS模塊的性能指標(biāo)之間的關(guān)系。得到結(jié)論:LCOS芯片中的電場(chǎng)邊緣效應(yīng)對(duì)WSS模塊的串?dāng)_指標(biāo)影響最大,為滿足串?dāng)_-30dB,應(yīng)保證光柵周期Λ23.75,此要求限制了WSS的端口數(shù)。相關(guān)研究成果對(duì)WSS模塊的優(yōu)化設(shè)計(jì)有重要的參考價(jià)值。
[Abstract]:A new generation of all-optical network requires that its ROADM (Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer, reconfigurable optical add / drop multiplexer node can perform wavelength granularity optical switching, band-pass tunable optical filter (Tunable Optical Filter,TOF) and wavelength selective switch (Wavelength Selective Switch, WSS) has important applications in this new ROADM node. The tunable optical filter based on LCOS (Liquid Crystal on Silicon, silicon based liquid crystal technology is studied in this paper. The main work is as follows: the electro-optic effect of liquid crystal and the principle of phase modulation of LCOS are studied, and the principle of beam deflection based on LCOS is discussed. Based on the phase analysis method, it is preliminarily concluded that the diffraction characteristics of the LCOS dynamic phase grating are determined by three factors: single pixel diffraction, blazed grating interference and step grating interference, and the diffraction energy is concentrated in the first order diffraction light. A higher diffraction efficiency can be obtained, and the deflection angle of LCOS to the incident beam is the diffraction angle of the first order diffraction light. A band-pass tunable optical filter array (Tunable Filter Array,TFA) with free-space optical structure is designed. The selection of TFA passband is realized by pixel segmentation and beam deflection on LCOS chip. Based on the analysis of Gao Si beam parameter matching and LCOS chip pixel segmentation in TFA module, the dispersion system, beam expander, polarization conversion module, fiber array, and so on are analyzed. The optical components such as microlens array are designed in detail, and the whole optical system is simulated by software. WSS can be regarded as a band-pass TOF, with 1 脳 K port considering the practical application of LCOS in WSS module. A simplified 2f optical system model is established. Based on Gao Si optics and Fourier optics theory, the relationship between the diffraction characteristics of LCOS dynamic phase grating and the performance index of WSS module is analyzed. It is concluded that the electric field edge effect in LCOS chip has the greatest influence on the crosstalk index of WSS module. In order to satisfy the crosstalk -30dB, the grating period A 23.75 should be guaranteed, which limits the number of WSS ports. The related research results have important reference value for the optimization design of WSS module.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN713;TN929.1

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本文編號(hào)：2354121