硅基纳米线阵列波导光栅的分析-光电信息工程专业论文.docxVIP

独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和 集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人 承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 必威体育官网网址□， 在 年解密后适用本授权书。 本论文属于  不必威体育官网网址□。 （请在以上方框内打“√”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 华 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 PAGE 10 PAGE 10 1 绪 论 1.1 通信技术发展现状及波分复用技术 随着全球网络业务如高清电视、视频会议、网络游戏等的飞速增长，人们对通 信网络带宽和容量的需求越来越大。光纤通信由于具有带宽大、损耗小、信息传输 安全不易被窃取、通信系统稳定不易损坏等优点，成为解决通信需求的重要技术[1~8]。 随着光纤及激光器制作技术水平的提高以及诸多光纤通信新技术的产生，光纤通信 在短短三十几年时间内已发展成为现代化通信的支柱[3~8]，如此快的发展速度以及给 通信业带来的巨大变化超出了人们的想象。为了进一步提高通信速率，大量新的理 论和技术研究还在持续地进行，比如波分复用技术、光孤子通信技术、相干光通信 技术、全光网络技术等。其中波分复用技术是提高光纤通信能力的最佳途径[5~8]。 波分复用(WDM)技术是一种提高通信容量和通信速率非常有效的新技术，它可 以在同一根光纤中复用多路相互独立的不同波长的光信号。其基本工作原理就是在 发送端通过一个复用器将多路信号耦合进同一根光纤，经光纤传输到接收端通过解 复用器将信号解调出来，然后经过一定处理将原始信号还原后送入不同的输出通道。 根据复用波长的间隔，波分复用技术可以分为密集波分复用 (DWDM，波长间隔 0.2nm ~1.2nm) 和粗波分复用（CWDM，波长间隔大于 20nm）。 波分复用系统具有很多优点[1~8]： (1) 超大容量，能充分利用光纤的巨大带宽资源。对于单波长传输系统通常只用 了光纤的某一个波段，其他绝大部分带宽被浪费了。通过 WDM 系统，则可以充分 利用单模光纤的 1300nm~1680nm 整个波段。 (2) 网络扩容方便，可节省光纤资源。对于单波长传输系统，每引入一新业务或 扩充容量，就得另外再铺设一条光纤。而利用 WDM 技术，只需要增加一个附加波 长就能解决问题，不需对原有光纤系统做较大改变，对已有资源起最大限制的保护， 扩容非常轻松。 (3) 对系统中传输的各种数据格式“透明”，即信号在系统中的传输与通信协议、 信号速率以及信号的具体编码方式无关。 (4)系统灵活，方便重新组建，通过使用光分插复用器(OADM)或光交叉连接设 备(OXC)，可构成具有高灵活性和可靠性的全光网络。 WDM 由于具有以上的技术优势，国际上对它的研究、开发十分活跃。目前商用 系统中的基准速率有 2.5Gbit/s、10Gbit/s 和 40Gbit/s，总容量达到数百吉比特每秒， 有的甚至已经超过 10Tbit/s。实验中复用信道数最大已经达到了一千多个波长。越来 越趋成熟的 WDM 技术在提高通信容量，应付剧增的通信带宽要求方面以及在建设 具有美好应用前景的全光网络方面具有其他技术无法比拟的优势。 1.2 阵列波导光栅复用/解复用器件 在 WDM 传输系统中，波分复用/解复用器件是其关键器件。波分复用器件的种 类很多[9~14]，市场前景较好的主要有以下几种： 窄带介质膜滤波型复用解复用器：利用介质滤波技术，通过镀多层介质膜使某 一特定波长的光通过，而其他波长的光被反射回去，从而达到波长选择。其优点是 体积小、波长间隔可以不均匀、偏振无关，缺点是器件损耗及成本随着信道数的增 加而增加，不适用于多信道。 布拉格光纤光栅：利用紫外(UV)激光诱导技术在光纤中形成周期变化的布拉格 结构，让特定波长的光通过实现波长选择。其优点是成本低、制作方便、性能稳定， 其最大的缺点是插入损耗大。 熔接光纤马赫—曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪：利用高温将两根（或两个以上) 靠在一起的除去涂覆层的裸光纤加热熔融，然后同时向两侧拉伸。通过控制停火时 间来控制拉伸长度，从而实现一定的耦合比以及波长的选择。优点是插入损耗低， 缺点是