可重构光分插复用器关键技术研究

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1、博士学位论文可重构光分插复用器关键技术研究叶建森2016年01月中图分类号：O43UDC分类号：535可重构光分插复用器关键技术研究作者姓名叶建森学院名称光电学院指导教师李卓教授答辩委员会主席赵跃进教授申请学位工学博士学科专业电子科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年01月TheKeyTechnologyResearchofReconfigurableOpticaladd/dropMultiplexerCandidateName：JiansenYeSchoolorDepartment:SchoolofOptoelectronicsFacultyMentor:Prof.

2、ZhuoLiChair,ThesisCommittee：Prof.YuejinZhaoDegreeApplied:DoctorofEngineeringMajor：ElectronicScienceandtechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Junuary，2016研究成果声明本人郑重声明:所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或

3、证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名:日期:北京理工大学博士学位论文摘要目前，密集波分复用(Densewavelengthdivisionmultiplexing，DWDM)光通信器件正朝着集成化、简易化、智能化、小型化、高速化的方向发展。作为DWDM系统的关键器件，可重构光分插复用器（Reconfigurableopticaladd/dropmultiplexer,ROADM），是近年来的研究热点，但是目前的ROADM器件调谐速率不够快，集成度不高，真正实际应用的高速集成化的ROADM器件并不多。

4、因此，本文研究了法布里-珀罗（Fabry-Perot，FP）谐振腔原理的ROADM器件的关键技术:（1）建立了FP谐振腔为基础的可调谐FP阵列ROADM的模型，包括:建立了FP器件的多层介质反射膜的模型，并对其反射特性做了理论计算；建立了以FP器件为基础的可调谐FP阵列ROADM模型，研究了FP-ROADM器件的关键性能参数，并对相关参数做了计算；对FP的可调谐性机制进行了理论建模，讨论了调控FP谐振腔的机制；（2）研究了FP-ROADM器件的关键技术，包括:通过数值计算方法研究了FP腔的主要性能，研究了FP-ROADM器件的主要性能，研究了有限数量的多光束干涉对FP透过率的影响，研究

5、了FP器件可能的缺陷因素对FP性能造成的影响，研究了缺陷因素对FP-ROADM的主要参数影响。（3）通过FP腔的腔长和透过率的实验研究，推论了可调谐FP-ROADM的动态响应性能。（4）提出一种集成波分复用器的设计方案，设计了基于电致折射率可调谐的FP阵列实现ROADM的方案。设计了基于硅基芯片的多波长、多通道、多端口的FP阵列架构；研究了基于硅基芯片可调谐FP阵列的宽自由光谱范围、窄带宽、低插入损耗等参数，解决了ROADM技术在插入损耗、响应时间、大规模集成等关键问题；优化了可调谐FP阵列ROADM器件，提高了ROADM器件的性能，研究了FP-ROADM器件的大规模集成方案。设计了模

6、拟实验，该模拟实验的ROADM器件信道数为8、信道间隔为100GHz、物理端口为16个波长通道，实现了任意波长的上传、下载及直通功能。本文所设计的可调谐FP原理的多路可重构光分插复用器方案可以灵活分配及交换不同波长信号，其主要特点是响应速度快，结构简单，把合波器、分波器和光开关等集成一起，易于集成化，易于器件大规模集成。本文的研究内容将为相关可重构光分插复用器件在实际工程中的实际应用提供了理论基础。关键词:法布里-珀罗阵列；可重构光分插复用器；隔离度；插入损耗；调谐特性I北京理工大学博士学位论文AbstractAtpresent,thedensewavelengthdivisionmu

7、ltiplexing(wavelengthdivisionmultiplexing,DWDM)devicesinopticalcommunicationaremakingatremendoussteptowardstheintegration,simplicity,intelligence,miniaturizationandhighspeed.AsthekeydeviceofDWDMsystem,reconfigurableopticalad