基于新型陣列波導光柵的波分復用和接入網平面波導器件.pdf

1、隨著光纖通信及其業(yè)務的發(fā)展，對系統(tǒng)容量的要求日益提高。波分復用技術可以很方便地提升已鋪設光纖的容量，因而倍受重視。陣列波導光柵(AWG)正是波分復用系統(tǒng)的核心器件，具有波長間隔小、利于集成、信道數多、串擾低等特點，可實現多方面功能：波分復用/解復用、波長路由及波長監(jiān)測等，而且是光分插復用器(OADM)和光交叉互連器(OXC)等光纖網絡中的功能模塊的重要組成部分，因而AWG在光通信網絡中得到了廣泛應用。自從80年代末提出以來，各國研究人員

2、對AWG的研究熱情一直持續(xù)至今。本文主要開展基于新型陣列波導光柵的波分復用和接入網平面波導器件的理論研究，實驗制作以及性能測試。
　　 除骨干網和城域網，光纖到戶接入網也逐漸成為光通信的重要發(fā)展建設方向。光纖到戶可向用戶提供極豐富的帶寬，是未來光纖通信系統(tǒng)解決“最后一公里”的最好方式之一，并將成為新一代寬帶網絡的標志?！笆晃濉币?guī)劃明確提出：“加強寬帶通信網、數字電視網和下一代互聯(lián)網等信息基礎設施建設，推進三網融合”。采用單纖三

3、向傳輸技術來實現這種綜合業(yè)務的傳輸已經逐漸成為光纖到戶技術發(fā)展的一個主流。用陣列波導光柵來實現單纖三重波分復用器(Triplexer)是一個具有很多優(yōu)點的方法。ITU G．983標準規(guī)定了Triplexer的三個工作波長為1310nm，1490nm和1550nm。由于這三個波長的間距相差很大，工作光譜范圍大，用普通的AWG設計方法不能達到理想的效果。本文提出了一種基于陣列波導光柵的單纖三向波分復用器的新型設計，利用衍射光柵的頻譜周期性，

4、使離第二、三波長較遠的第一波長工作在不同的衍射級次，并將第一波長映射到與第二、三波長形成幾乎等間距信道的第四波長，從而減小了對光柵自由光譜范圍的要求，同時使對應這三個工作信道的輸入/輸出波導幾乎等間距，解決了傳統(tǒng)設計方法導致的衍射級次小，器件尺寸大，制作困難等問題。本文首先介紹了AWG的頻譜周期性特性，接著給出了cross—order型AWG的設計步驟以及AWG的結構布局設計，然后利用光束傳播方法進行模擬，最后給出Triplexer的測

5、試結果，實驗結果和模擬結果基本吻合，驗證了這項全新技術的可行性。
　　 作為密集波分復用(DWDM)主干網的核心器件，AWG的性能影響著整個系統(tǒng)的性能，而改善AWG性能則有利于網絡系統(tǒng)性能的提高和成本的降低。在高速DWDM系統(tǒng)中，AWG的偏振敏感性，特別是偏振相關波長偏移(PDλ)指標，是一個關鍵問題。目前國內外已報導的偏振相關性消除技術主要有：半波片法、無雙折射波導法、衍射級次匹配法、三角形補償區(qū)法以及調整應力方法(摻硼和磷的

6、二氧化硅波導上包層)。本文研究一種新穎的偏振補償方法，這種方法結合了陣列波導光柵和蝕刻衍射光柵的雙重工作原理，利用平板波導區(qū)域的雙折射性質補償了陣列波導區(qū)域的雙折射性質，適用于多種波導材料和結構，并和一般的平面波導制作工藝完全兼容，無需額外器件，無需增加制作步驟，不需要增加器件尺寸，因此是一種很適合實用化的偏振補償技術。本文給出偏振非敏感AWG設計過程和模擬結果。相較于其他AWG設計，提出了更具有普遍適應性，更靈活的AWG參數確定過程。