基于光折变光栅耦合器的可重配置光分插复用系统

光分插复用器是克服传统网络节点中电子瓶颈问题的关键技术之一。可重构光分插复用器（ROADM）是近些年的研究热点。已见报道的基于集成技术的ROADM，存在着成本高、工艺复杂、器件性能不够稳定等问题，距实用化还有一段距离。本项目研究一种制作简单、集成度高、调谐配置灵活的新型可重构光分插复用系统（ROADM）：建立倏逝波耦合理论模型，在掺铜铌酸锂基底上制作出光折变光栅耦合器；改进耦合器中的理论模型，设计结构参数并制作出固定型OADM；分析调谐过程中光折变光栅擦除、再建立等动力学过程，通过改变干涉用双光束的夹角，改变光折变光栅的光栅常数，实现分下/插入波长的可调谐；设计ROADM的整体光学系统，确定相关技术参数，装配并调试ROADM，实现可重配置的光分插复用系统。该ROADM在一些主要性能指标如调谐能力、信道隔离度等方面可达到或优于目前己有的方案，有望广泛应用于接入网和城域网的建设。

为了得到一种制作简单、性能可靠和低成本的ROADM，针对城域网中粗波分复用（CWDM）系统中的应用，本项目研究了基于光折变长周期波导光栅（LPWG）耦合器以及基于光纤准直器的ROADM，主要在以下四个方面进行了研究和验证，并取得了一定的成果：.1.在滤波器方面：设计并理论分析了一种基于光折变光栅的新型LPWG滤波器。利用有效折射率法和耦合模理论，得到了器件的制作工艺参数，其耦合系数112.23m-1 ，100% 耦合时最小长度1.40cm 。该工作：发表SCI论文1篇（待检索），授权实用新型专利1项，受理发明专利1项。.2.在可调谐滤波方案方面：提出了在LiNbO3单模波导上，利用双光束干涉形成光折变波导光栅，通过实时改变双光束之间的夹角进而改变光栅间距，实现可调谐滤波的方案。利用光折变动力学和耦合波理论，得到光栅调谐时间在毫秒数量级。在实验方面，在铌酸锂晶体中写入了光折变体全息布拉格光栅，获得了峰值半高全宽为4nm，衍射效率为10%的滤波效果。该部分工作：发表论文4篇（其中EI检索论文1篇），授权发明专利1项。.3.在耦合器和基于集成器件的ROADM方面：设计了一种光折变LPWG耦合器和一种基于前者的光分插复用器。获得100%耦合效率时，光栅的最小长度为1.98cm。该部分工作：授权实用新型专利2项，受理发明专利2项，待投稿论文2篇。.4.在基于分立器件的ROADM方面：①设计了基于四纤光纤头和变曲率球面透镜的四纤光纤准直器，得到了四纤光纤准直器球面半径、透镜长度等结构参数，准直后光束的能量集中度大于90%。②设计了一种基于四光纤准直器和介质薄膜滤波片的ROADM，该器件的输入、下路、上路和输出四个端口位于ROADM的同一侧。仿真结果显示，光功率损耗为2dB，各信道增益基本均衡；在传输距离为75km、传输速率为2.5Gbps的系统中，误码率小于10-9，Q因子大于6，眼图清晰。③构建了由光纤准直器构成的ROADM系统，实现了波长的分插复用。该部分工作：发表论文2篇，授权实用新型专利1项，软件著作权1项。.此外，以本项目成果为主要组成部分，获得浙江省科学技术奖二等奖1项。