離軸全息透鏡型波分復(fù)用元件的設(shè)計(jì)與制作.pdf

1、波分復(fù)用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)技術(shù)是擴(kuò)大通信容量的一種有效途徑。波分復(fù)用器則是WDM技術(shù)中的關(guān)鍵部件，其性能的優(yōu)劣對WDM系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量有決定性的影響。廈門大學(xué)劉守教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組提出的離軸全息透鏡型波分復(fù)用器是一種發(fā)展?jié)摿^大的新型器件，該器件不僅具有衍射光柵型波分復(fù)用器可重構(gòu)的共同優(yōu)點(diǎn)，還具有結(jié)構(gòu)簡單，輔助元件少的優(yōu)勢，此外器件中的主要元件--離軸全息透鏡型波分復(fù)用元件的制作方

2、法和制作過程都較簡單，并且適合通過復(fù)制技術(shù)進(jìn)行大批量生產(chǎn)。劉守小組已取得的研究進(jìn)展表明，該新型器件具有在粗波分復(fù)用中應(yīng)用的潛力，但還存在信道間的波長間隔大、隔離度小以及各信道的插入損耗大等問題。為了減小該新型器件的信道間的波長間隔，挖掘器件在密集波分復(fù)用中應(yīng)用的潛力，同時(shí)改善器件的各主要性能指標(biāo)，使其接近實(shí)用化水平，本文以離軸全息透鏡型波分復(fù)用元件的理論設(shè)計(jì)和制作技術(shù)為主要研究內(nèi)容。文中首先介紹了元件的基本工作原理，總結(jié)了元件設(shè)計(jì)的基本

3、要求以及元件的主要性能要求，進(jìn)而在分析元件的各主要性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，以相鄰信道間的波長間隔為5nm的情形為例設(shè)計(jì)了三種元件樣品。接著按照設(shè)計(jì)參數(shù)實(shí)際制作了三種元件樣品，并且測試了分別由它們組成的三種離軸全息透鏡型波分復(fù)用器的性能，以信道中心波長的設(shè)計(jì)值分別為1545nm、1550nm和1555nm的三個(gè)相鄰信道為代表給出了測試結(jié)果，結(jié)果表明：由2＃樣品組成的波分復(fù)用器(以下簡稱為2＃器件)的性能較良好，基本達(dá)到實(shí)用化水平，僅存在插入損耗

4、大的問題；如果采用腐蝕的方法減小接收光纖的包層直徑，則2＃樣品可以組成信道間隔為2.4nm的波分復(fù)用器。文中繼而討論了2＃樣品使用過程中應(yīng)當(dāng)注意的事項(xiàng)，可以減小2＃器件的插入損耗的方法，以及可能進(jìn)一步減小2＃器件的信道間隔的設(shè)計(jì)方案。最后介紹了采用電鑄技術(shù)和熱壓技術(shù)，對大批量生產(chǎn)離軸全息透鏡型波分復(fù)用元件的制作技術(shù)和工藝進(jìn)行的探索性研究。本文的主要貢獻(xiàn)和創(chuàng)新點(diǎn)歸納如下： 1、系統(tǒng)地總結(jié)出了設(shè)計(jì)離軸全息透鏡型波分復(fù)用元件時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮

5、的元件設(shè)計(jì)的兩個(gè)基本要求以及元件的三個(gè)主要性能要求。 2、采用耦合波理論分析了離軸全息透鏡型波分復(fù)用元件的衍射效率，得出了能夠使元件具有高衍射效率的條件。 3、通過分析單色像差的形成原因和影響因素得出了全息像差理論的適用范圍；進(jìn)而采用該理論分析了離軸全息透鏡型波分復(fù)用元件的單色像差，得出了能夠使元件具有低單色像差的條件。 4、采用標(biāo)量衍射理論分析得出了離軸全息透鏡型波分復(fù)用元件的分辨本領(lǐng)的表達(dá)式；并根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)