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基于法布里—珀罗腔结构的光学可调谐滤波器研究

作　者: 王德兵
导　师: 顾培夫
学　校: 浙江大学
专　业: 光学工程
关键词: 光学薄膜液晶法布里-珀罗腔光子晶体可调谐滤波器复用/解复用器超棱镜效应
分类号: TN713
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

为适应将来DWDM的全面发展,减少通信中的光电转换环节,人们正在研究实用化的全光通信网络,可调谐滤波器是全光通信中不可缺少的器件。基于光子晶体超棱镜效应和法布里-珀罗腔滤波器原理,我们对变角度薄膜法布里-珀罗空间可调谐滤波器、液晶法布里-珀罗滤光片的超棱镜效应和基于液晶法布里-珀罗腔的多峰可调谐滤波器进行了理论分析及实验研究。 1、对变角度薄膜法布里-珀罗空间可调谐滤波器的研究。法布里-珀罗型滤光片在峰值波长处具有较大的群延迟,利用这个特性在其峰值波长附近实现不同波长的光束出射位置的较大分离(空间色散),并且通过入射角度的变化来实现可调解功能,从而实现器件对入射光束可调谐的空间解复用。基于这一考虑,我们对薄膜法布里-珀罗滤光片Air|(HL)~5 H 6L H(LH)~5|Sub的不同角度下的反射光线色散位移进行分析。制备薄膜法布里-珀罗滤光片样品,搭建测试系统,并测试在入射角为27.8°、30.9°和33°时的空间色散位移大小,并和理论值进行比较,分析了离开中心波长处的测试结果与理论值具有一定误差的原因。 2、对液晶法布里-珀罗滤光片的超棱镜效应的研究。本文在现有对超棱镜研究成果上,将液晶层引入到一维高低折射率的介质薄膜中,形成法布里-珀罗腔的结构。根据液晶自由能方程,采用差分迭代法计算平衡态下的液晶指向矢分布,利用berreman的4×4矩阵法计算得到整个结构的光学特性。当p偏振光以20度斜入射该结构,电压从OV变化到0.55V时,可依次实现不同波长光波的空间色散分离,可调谐范围为745～780nm。最后模拟分析了不同入射角和介质层的周期数对群延迟分布的影响。 3、对基于液晶法布里-珀罗腔的多峰可调谐滤波器的研究。我们利用法布里-珀罗腔的干涉原理,设计了一种多峰滤波器。利用液晶的电光效应和液晶折射率随温度的变化,可对其进行电调谐和温度调谐。同时该器件对于入射角度也非常敏感,可调节入射角来对多峰滤波器进行调谐。我们实际制作了液晶法布里-珀罗滤光片样品,详细介绍了液晶盒的制作过程和影响液晶盒性能的关键因素,重点介绍了光学薄膜制备中膜厚控制技术和减小反射镜表面能技术。测试了e

全文目录

摘要  2-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第一章绪论  8-21
  §1.1 研究背景  8-16
    §1.1.1 光波分复用技术  8-11
    §1.1.2 可调谐滤波器  11-15
    §1.1.3 光子晶体滤波器和“超棱镜”效应  15-16
  §1.2 本论文研究内容  16-18
    §1.2.1 变角度空间可调谐薄膜法布里-珀罗滤光片  16-17
    §1.2.2 液晶法布里-珀罗可调谐滤波器  17-18
  §1.3 本论文的主要创新点  18
  参考文献  18-21
第二章相关理论知识和模拟  21-42
  §2.1 薄膜光学的基本理论  21-23
  §2.2 光子晶体超棱镜效应基本理论  23-27
    §2.2.1 超棱镜效应理论  23-25
    §2.2.2 空间侧向位移与时间色散之间的关系  25-27
  §2.3 液晶光学的基本理论和模拟  27-40
    §2.3.1 液晶及其性能介绍  27-28
    §2.3.2 液晶指向矢的相关理论和模拟  28-34
    §2.3.3 液晶光学的相关理论和模拟  34-40
  参考文献  40-42
第三章角度可调谐薄膜法布里-珀罗滤光片  42-56
  §3.1 引言  42-43
  §3.2 变角度可调谐法布里-珀罗滤光片的设计和模拟分析  43-48
  §3.3 实验制作  48-54
    §3.3.1 法布里-珀罗滤光片的制备  48-49
    §3.3.2 实验测试装置  49-50
    §3.3.3 测试和结果分析  50-54
  小结  54
  参考文献  54-56
第四章液晶法布里-珀罗可调谐滤波器  56-80
  §4.1 引言  56-57
  §4.2 液晶法布里-珀罗滤光片的超棱镜效应  57-62
  §4.3 基于液晶法布里-珀罗腔的多峰可调谐滤波器  62-78
    §4.3.1 液晶法布里-珀罗多峰可调谐滤光片的设计和模拟  62-64
    §4.3.2 液晶法布里-珀罗滤光片的制备  64-71
    §4.3.3 多峰可调谐滤波器的测试和分析  71-78
  小结  78
  参考文献  78-80
第五章总结和展望  80-82
硕士期间完成的学术论文  82-83
致谢  83

基于法布里—珀罗腔结构的光学可调谐滤波器研究

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