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文檔簡介
1、薄膜技術是光電領域的關鍵技術之一。本文對波分復用(WDM)系統(tǒng)中四種主要類型濾光片的光譜特性、膜系的優(yōu)化設計、誤差分析、膜厚監(jiān)控方式和鍍制工藝等方面進行了深入的理論分析和實驗研究。各類濾波片的設計和制造技術是光信息科學利用最廣和難度最高的領域之一。 本文的創(chuàng)新點如下: (1) 建立了一套完善的薄膜誤差分析與鍍膜過程模擬方法。Monte Carlo模擬能夠得到膜系所要求的膜層厚度控制精度范圍,膜系的相對靈敏度分析可以指明每
2、層膜對誤差要求的苛刻程度;膜厚光學監(jiān)控過程模擬能夠顯示鍍膜過程能否完成,膜系的導納圖繪制與分析能夠得到極值法監(jiān)控時膜層之間可能的補償關系。整套較完善的誤差分析方法,對其他光學薄膜的分析有普適意義。實驗表明:理論分析與實際相符。 (2) 研究、制定了幾種薄膜分束器膜層制備過程中膜厚的控制策略。窄帶濾光片的膜厚控制采用的是一種混合的監(jiān)控方法:用極值法監(jiān)控反射層和間隔層,用石英晶振法監(jiān)控耦合層,石英晶振法與光度法結合控制外層的增透層;
3、若僅采用極值法監(jiān)控,無法達到WDM濾光片的技術指標。干涉截止濾光片(Edge Filter)和薄膜偏振分束器(PBS)采用極值法監(jiān)控,在不改變實際膜系結構條件下,通過轉換監(jiān)控波長,將含有規(guī)正膜層的膜系結構全部轉換為相應的非規(guī)正膜層。變換后的膜層的相對靈敏度只有變換前的十分之一,大大提高了薄膜制備的成品率。 (3) 研究并改進了Leybold APS1104鍍膜機的光學監(jiān)控單元,使監(jiān)控光源的帶寬小于0.3 nm,通過優(yōu)化計算和多次
4、實驗,選擇了合適監(jiān)控光帶寬和強度。 (4) 深入研究了窄帶濾光片的測試方法,并建立了測試系統(tǒng)。將原來只具備手動功能的儀器Agilent8164A光波測試儀,通過集成變?yōu)檎瓗V光片的自動測量系統(tǒng)。和其他測量系統(tǒng)相比,測量精度達到±1 pm,測試速度可提高數(shù)倍,而且操作簡單。測試系統(tǒng)不僅可以測試窄帶濾光片,而且可對光通信領域1550 nm波段的光信號進行測量。 (5) 深入研究了一種小尺寸、高消光比、高截止度的薄膜PBS分束
5、器的設計與制造工藝。良好的薄膜設計與制備,使器件有高消光比、高截止度;合理的冷加工工藝,使棱鏡有合格的機械尺寸;獨特的監(jiān)控光路,優(yōu)化的在線膠合工作臺,保證了入射光與出射的S光和P光三條光線平行度小于30秒。 本文設計、制造了密集波分復用(DWDM) 4腔100GHz窄帶濾光片,9腔稀疏波分復用(CWDM)窄帶濾光片,幾種1315 nm/1550 nm波段的干涉截止濾光片和薄膜PBS分束器。得到的幾種WDM薄膜元器件,技術指標均在先進行
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