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微电机系统1×2光开关参数研究

作　者: 王中生
导　师: 王玉晓
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 光学
关键词: MEOMS 偏心高斯光束插入损耗偏振相关损耗波长相关损耗
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

随着现代社会对信息传输容量和速度要求的不断提高,人们对现有的通信体系提出了更高的要求。光纤通信由于具有许多优点,如巨大的传输带宽、极低的传输损耗以及抗强电磁干扰等而得以快速发展。随着光纤通信技术的进步和密集波分复用(DWDM)系统的应用,全光交换已经成为当前光网络的发展趋势。光开关是全光交换的关键器件,MEMS光开关由于具有潜在插入损耗和串扰低、消光比高等诸多优点而成为光网络中光交叉连接(OXC)和光分插复用器(OADM)的主流器件。插入损耗、偏振相关损耗、回波损耗以及波长相关损耗是光开关的主要参数。本文首先分析了基模高斯光束的在自由空间中的传输特性,以及C-Lens对基模高斯光束的变换;给出了从光纤中出射的高斯光束经C-Lens变换后,出射光的光强分布以及对其进行坐标轴变换后的光强分布。理论上讨论了两根光纤相互耦合时产生损耗的四种情况情况-横向偏离、轴向偏离、角度倾斜和模式失配,并进行了数值模拟;分析了偏振相关损耗的基本原理,并计算出1×2 MEMS光开关的偏振相关损耗的理论值;简单介绍了产生回波损耗的几个原因和静电力驱动的扭臂式光开关的基本原理。通过模拟对比插入损耗以及偏振相关损耗的实验数据和理论计算值,给出了产生差别的原因;用宽带光源作为输入光分析了光开关两个通道的光谱特性,发现二者光谱曲线不一致,分析了产生这种情况的原因,并给出了解决方法,由得出了各自的波长相关损耗。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-17
  1.1 课题背景  9
  1.2 光开关的分类  9-13
    1.2.1 微机电光开关  9-12
    1.2.2 其它类型的光开关  12-13
  1.3 MEOMS光开关的发展现状  13-15
  1.4 光开关的应用  15-16
  1.5 本论文的工作内容及意义  16-17
第2章偏心高斯光束的传播特性  17-27
  2.1 基模高斯光束及其性质  17-18
    2.1.1 基模高斯光束  17-18
    2.1.2 基模高斯光束的传播性质  18
  2.2 高斯光束的变换  18-22
    2.2.1 ABCD定律  18-20
    2.2.2 C-Lens对高斯光束的变换  20-22
  2.3 偏心高斯光束的传输特性  22-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章 1×2 MEOMS光开关参数的理论分析  27-41
  3.1 光纤进行耦合时产生的损耗  27-32
    3.1.1 横向错位耦合损耗  27-29
    3.1.2 轴向错位耦合损耗  29-31
    3.1.3 角度倾斜耦合损耗  31
    3.1.4 模式失配耦合损耗  31-32
  3.2 偏振相关损耗的理论分析  32-36
  3.3 影响回波损耗的因素  36-37
  3.4 静电驱动式的驱动电压与扭臂转角关系  37-39
  3.5 本章小结  39-41
第4章光开关参数的实验研究  41-52
  4.1 插入损耗(IL)的实验结果及分析  41-46
  4.2 偏振相关损耗的测试方法及实验结果  46-49
  4.3 1×2 MEOMS光开关输出通道的光谱及其波长相关损耗  49-51
  4.4 本章小结  51-52
结论  52-53
参考文献  53-58
致谢  58

微电机系统1×2光开关参数研究

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