光学薄膜在光通信和激光技术中的应用

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1、JournalofCapitalNormalUniversity(NaturalScienceEdition)光学薄膜在光通信和激光技术中的应用白欣1王成2刘树勇I(1.首都师范大学物理系•北京100048;2.上海理工大学医疗器械与食品学院生物医学光学与视光学研究所•上海200093)摘要薄膜在现代科学技术中扮演養重要的角色•随着光纤通信技术和激光技术的发展•薄膜在这个领域的应用越来越广泛较系统地介绍了光学薄膜在光通信和激光技术中的应用光学薄膜在光通信中的应用基本上着盖了各种常规的光学薄膜应用的最高代表就是波分复用滤光片了•而在激光技术中•应用较多的就

2、是减反膜、反射膜利滤光膜.而且随着激光能呈的增加制备高损伤阈值的光学薄膜是激光薄膜研究的重点.尖键词：光学薄膜•光通信激光中图分类号：0439随着现代微电子及光电子工业向着集成化和微型化发展的趋势探索满足特殊需求的材料和器何结构并研究其制备过程、控制条件以及相尖的特韦量子效应己经成为当今众多学科交叉研究的热点之一•特别是为了满足市场需求•器件的尺寸将越依越小，40年代的真空器件尺寸是几cm大小-60年代的固体器件尺寸是mm大小80年代超大规模集成电路中的器件尺寸是pm大小•预计二十一世红的分子/电子器件尺寸将是在nm量级的，就一般悍况而言，这些材料和结构

3、都是在非平衡态下通过畫膜生长而获得的因此蒲膜科学逐渐成为一门研穷薄膜制备技术、生长机理、控制方法和物性分析的於学’经过近20年的发展，薄膜科学已经包含了极虫丰富的内容，薄膜在现代科学技术中的重要性与E剧增•可以毫不夸张地说各种科学技术离不开强膜而且也没有一种别的技术可以取代薄膜.没有楚膜的发展•很难设想许多复杂的、高性能的光学、头电和电子学系统能够得以成功，1光学薄膜在通信中的应用20世纪末在信息高速公路的构想下信息的需求呈现了前所未有的发展趋势.信息技术向着全国收稿0^:201141-20乃至全球范围的宽频带，高速度•高可靠性的先进综合通信网络发展信

4、息高速公路的实现依赖于光幻通信技术的发展，在这个技术发展的过程中推动了光电子技术各个领域的发展如光纤制造技术半宴体激光器，光纤放大器，光无源器件薄膜光学技术在目前光通信中起着重要的作用在改进器件功能•改进光链路的耦合效率•功能薄膜器件如干涉滤光片型WDM器件在某些系统中起尖键性的作用本文将介绍光学薄膜技术在目前光纤通信中有源器件和无源器件中的某些应用.1.1无源器件1234'光纤连接器光纤系统也象电子线路系统一样，需要许多无源器件来实现光纤光路的连接、分路、合路、交换、隔离以及控制或改变光信号的传播特性，光学薄膜在某些场合是十分重要的•如在透镜扩束式连接

5、器中•透镜表面需要镀制减反射膜消除菲涅尔反射的影响波分复用/解复用器光波分复用器(wavelengthdivision-multiplexer简称WDM)属于波长选择性耦合器⑸是用来合成不同波长的光信号或者分离不同波长的光信号的无源器件•又称前者是"复用器”；后者为‘‘解复用器”•在理论上•光载波的频率波长间隔400GHz200GHz100GHz50GHz中心液长（nm）见ITU波长表见ITU液长表见ITU波长表见ITU液长表通带带宽（0.5dB）>1.6>0.8>0.4>0.2通带帯宽（25dB）<4.8<2.4<1.2<0.6通带损耗（dB）<0.

6、6<0.5<0.5<0.6通带纹波（dB）<0.3<0.3<0.3<0.3偏振相尖损耗（dB）<0.05<0.05<0.05<0.05温度漂移（pm/t）<0.002<0.002<0.001<0.0005工作温度（七）or-7or0°C-70X：or-7or0°C-70X：表1DWDM滤光片的主要性能要求lasercrystallensnonlineroutputmimorAR/HRAR/HRAR/HRARAR/HRAR/HRFoez(nm)SubslrateK9NdYYO4K9KTPK9技术，在一根光纤中同时传输不同的波长（信道）的光信号•从而使光通信

7、系统的容量提高几倍甚至几十倍以上.通常WDM系统主要包括以下技术：第一是分波合波（Mux/Demux）技术•虽然有薄膜干涉滤光片、光纤布喇格光柵（FBA）、陈列波导光柵（AWG）和Mach-Zehnder耦合器等多种技术可以或现分波和合波的目的但目前真正大量使用的是浪膜干涉滤光片，这主要是因为薄膜干涉滤光片具雀较好的光学性能、较高的稳定性和较低的生产成本’第二是光放大主要采用在1550nm附近工作芹宽为30nm~40nm的EDFA.第三是克服色散和徘线性技术.第四是节点技术即光交叉连接（OXC和光分插（ODAM），第五网络监测、控制和管理扌3术可以说，以

8、上各项技术都离不开光学薄膜•最具代表性的也是WDM系统中的尖键元件DWDM窄玮干