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基于微环谐振器的椭圆型光学滤波器的研究

作　者: 苏耘
导　师: 宁提纲
学　校: 北京交通大学
专　业: 光通信与移动通信
关键词: 微环耦合滤波器拓扑
分类号: TN713
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

光器件集成化是光网络发展的必由之路。微环谐振器是集成光学中重要的组成元件,已用来构建各类光学器件,基于微环的椭圆型滤波器正是其中之一。椭圆型滤波器传输函数的过渡带滚降锐利,这一特性使其在密集波分复用系统(DWDM)中具有极大的应用价值。本文研究椭圆型滤波器的二维拓扑结构,选取六阶滤波器为研究对象,得到了一种新拓扑。相比经典的折叠结构,新拓扑具有负耦合系数少的优点。在此基础上,本文又继续研究了新拓扑中负耦合系数的实现方法。并具体设计了滤波器实例。本文首先从能量耦合的角度为二维椭圆型微环滤波器的一般拓扑情况建立了一个能量耦合的理论模型,介绍了椭圆型滤波器经典的折叠型拓扑结构。二维椭圆型微环滤波器在不同阶数下拓扑结构并不唯一。接下来本文选择六阶滤波器为研究对象,通过多次设定旋转中心和角度,反复进行旋转变换,对其耦合矩阵中的特定元素逐个消零,得到新的耦合矩阵。这一变换结果同经典的折叠矩阵相比,特征值及特征向量不变,对应的拓扑结构不同,而耦合系数为负的元素的个数由两个减少为一个,从而减小了滤波器的实现难度。如何实现负耦合系数一直是微环滤波器设计中的难点。对于新拓扑的情况,本文进一步提出可以将微环结构偏移八分之一导行波长,依靠环间的相位差积累实现负耦合系数。并使用场耦合理论对该方法做了理论推导。最后按照文中给出的设计方法及步骤,具体设计了通带波动小于0.05dB,阻带抑制电平为40dB的椭圆形微环滤波器的实例。仿真结果表明新拓扑同经典的折叠型拓扑的滤波特性相同,负系数个数更少。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 引言  10-14
  1.1 选题的意义  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-13
  1.3 论文的主要工作和结构  13-14
2 微环滤波器基础理论  14-29
  2.1 微环  14-23
    2.1.1 耦合模理论  15-17
    2.1.2 上下载型微环滤波器  17-18
    2.1.3 基本参数  18-20
    2.1.4 制备和应用  20-23
  2.2 光学滤波器  23-29
    2.2.1 光学滤波器的种类  23-27
    2.2.2 极点型微环滤波器  27
    2.2.3 椭圆型微环滤波器  27-29
3 二维椭圆型微环滤波器的拓扑结构  29-36
  3.1 二维拓扑的能量耦合理论  29-32
  3.2 经典的折叠结构  32
  3.3 六阶滤波器的新拓扑  32-36
4 新拓扑负耦合系数的实现方法  36-43
  4.1 椭圆型滤波器二维拓扑的场耦合理论  36-41
  4.2 负耦合系数的实现方法  41-43
5 滤波器设计实例  43-55
  5.1 椭圆型微环滤波器设计方法  43-50
    5.1.1 能量耦合分析  43-46
    5.1.2 等效电路  46-48
    5.1.3 设计传输函数  48-50
  5.2 设计实例  50-55
    5.2.1 折叠结构的结果  52-53
    5.2.2 新拓扑的结果  53-55
6 总结和展望  55-56
参考文献  56-59
作者简历  59-61
学位论文数据集  61

基于微环谐振器的椭圆型光学滤波器的研究

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