光学薄膜在波分复用系统中的应用

光学薄膜在波分复用系统中的应用

一、光学薄膜在波分复用系统中的应用(论文文献综述)

王凯旋[1](2021)在《近红外1.064μm亚纳米带宽干涉滤光片的制备和光谱稳定性研究》文中指出随着激光雷达、自由空间光通信和激光测距测绘等技术的发展,新一代气象、海洋和环境观察卫星和激光高度计等空间光学仪器经常需要用到亚纳米带宽的光学滤波器件,来实现光谱的获取和背景光的抑制。相对于其他亚纳米带宽光学滤波技术,薄膜干涉滤光片具有体积小、结构紧凑、稳定性好、光学效率高等优点,因而更适用于空间探索等活动。本文对近红外1.064μm波长的0.2 nm带宽滤光片进行了设计和制备,对其光谱稳定性进行了分析和研究。研制出的超窄带薄膜干涉滤光片的透过率达到70%,通带宽度小于0.2 nm,光谱性能稳定。1.064μm是常用的激光波长,也可以用Si基CMOS探测器进行激光通信和遥感,有非常好的应用前景。本研究工作中,首先分析对比了常见的几种亚纳米带宽滤光片的设计方法,包括自动优化设计方法、类比微波滤波器的方法、类比LC电路滤波器的方法和迭代Chebyshev方法。它们各自存在一些优缺点,很难简单适用于本文的亚纳米带宽滤光片的设计。本文用Matlab程序编制了一种适用于亚纳米带宽滤光片的优选设计方法,通过该方法计算得到一系列符合要求的膜系设计,并对这些膜系的光谱特性依据评价函数进行了评估。按照实际需求和工艺技术条件,得到了中心波长为1.064μm,带宽为0.2 nm的最优膜系方案。对相关的薄膜制备技术进行了分析,选用双离子束溅射沉积(DIBS)技术作为滤光片的制备方法。采用Ta2O5作为高折射率膜层,Si O2作为低折射率膜层,熔融石英作为基片,对优选膜系的滤光片进行了制备。用包络法计算得到了Ta2O5和Si O2薄膜的光学常数。结合一种均匀性修正膜系,同时计算、设计和制作出了兼顾高低折射率两种靶材的均匀性修正板,利用一块修正板有效改善了两种沉积膜层的均匀性。探索了光学直接监控与时间监控相结合的方法,突破了两种监控方法各自的技术局限,实现了对整个膜系的高精度完整控制,研制出了近红外波段的亚纳米带宽滤光片,其半功率带宽只有0.19 nm,峰值透过率达到70%。构建了亚纳米带宽滤光片的光谱测量系统。把滤光片的测量结果与设计光谱进行了对比,分析了制备过程中的误差来源,讨论了光学直接监控产生误差的机理。误差来源主要体现在光学常数误差和厚度误差两方面,光学常数的误差主要是由沉积工艺导致的,DIBS的沉积工艺稳定,该项误差很小;膜层厚度误差的来源较多,除沉积工艺的影响之外,主要因为监控过程引入的误差。分析了监控过程引入误差对滤光片光谱性能的影响,0.01%的厚度随机误差就会对滤光片的光谱性能产生很大的影响,而不大于0.001%的膜层厚度随机误差才能使滤光片光谱性能的变化在可接受的范围内。最后分析了滤光膜系中高低折射率膜层光学厚度误差的影响,和间隔层、反射层及耦合层的光学厚度误差分别带来的影响。对滤光片的光谱稳定性进行了研究。对滤光片在湿度环境下的表现进行了研究,通过薄膜吸潮前后的光谱漂移计算出了膜层的聚集密度;对滤光片透射光谱的温度稳定性进行了研究,由于滤光片平均聚集密度很高,发现光谱的温度漂移主要与膜层的折射率温度系数、膜层和基片的线膨胀系数有关。在不同温度下对滤光片的透射光谱进行了测量,得到了光谱的温度漂移系数。对滤光片进行了退火处理并研究了退火温度对滤光片表面形貌和光谱特性的影响,发现300℃以内的退火未对表面形貌产生明显影响,但会使光谱曲线向长波方向漂移。考察了质子辐照对滤光片透射光谱的影响,在经受能量70 Ke V、通量2×1015个/(88)2、时长30分钟的质子辐照试验后,透射光谱保持稳定。

耿威[2](2020)在《基于保偏光纤的多功能无源器件的制作与应用研究》文中研究表明自光纤问世以来,光纤通信已成为光通信领域的重要组成部分,其在日常生活与军事等领域都有着广泛的应用,已成为现代传输信息的主流。在保证通信工程中传输材料、安装工艺日趋完善的前提下,向着更高质量、更高性能是其必然的发展。随着科技的迅猛发展,生产生活中器件的体积越来越小,说明光电子器件的小型化、多功能化是必然的发展趋势。以光纤激光器的光无源器件来说,将其小型化在军事上具有重大的战略意义。保偏光纤(PMF:Polarization-maintaining fiber)作为特种光纤的一种,能保持信号光的偏振态在传输时不发生改变,自问世以来受到广泛的关注。其在军事领域,是构成光纤激光武器的重要组成之一;在民用领域,是构成高精度传感器的关键器件。所以完善光纤激光器并且提高其性能是目前急需解决的问题。本文将从保偏光纤的种类、测量及在光无源器件中的应用展开研究,主要内容如下:(1)介绍光纤及特种光纤的发展、原理、种类及生产方法;(2)介绍光纤激光器中的元器件原理,如光纤耦合器、光纤隔离器、光纤波分复用器;(3)阐述多功能无源器件的工作原理与结构,制作多功能无源器件的实验步骤,该器件能有效缩减光纤激光器中器件的数量,做到光纤激光器的小型化、多功能化;(4)最后将其应用到光纤激光器中验证其可靠性与优越性。

陈敬业[3](2020)在《面向片上复用的硅基光子器件研究》文中研究指明随着现代物联网、大数据等行业的兴起,人类社会对信息量的需求急剧增长,宽带网络容量需求呈现急剧增长态势,作为其核心支撑的光通信系统、数据中心面临重大挑战。光电子集成器件具有体积小、重量轻、功耗小的特点,是突破光通信系统、数据中心光互连等领域瓶颈的核心。其中,硅基光子芯片具备CMOS工艺兼容的特征,能够与专用集成电路芯片集成,实现低成本的显着优势受到广泛关注。硅基光子器件发展日益成熟,但仍然存在一些亟待解决的问题。面对不断提升的网络容量需求,复用技术是有效提高总传输速率的重要方法之一。本文主要针对硅基光子复用系统中的关键器件展开研究,围绕高性能复用器件及硅基光子器件的偏振敏感、温度敏感问题,从器件理论设计角度深入分析,并进行了实验验证。首先,我们研究了硅基粗波分复用器件,着重改进器件尺寸和带宽等性能。基于多模干涉耦合器结构,设计了两种单纤三向复用器:一种是倾斜型多模干涉耦合器,另一种是多模干涉耦合器结合光栅反射镜结构,利用伪自映像的原理,突破传统多模干涉耦合器结构的设计限制。1310 nm波段具有大于100 nm的反射带宽,测试得到插损小于2 dB,串扰小于-15 dB,器件长度~450μm,器件尺寸与传统多模干涉耦合器结构的波分复用器相比减小一半。针对多模干涉耦合器结构存在的尺寸较大和插损较大的问题,我们又提出了一种基于级联弯曲定向耦合器结构的单纤三向复用器,器件尺寸显着减小至19 μm×31 μm,测试得到各端口插损小于1 dB,串扰小于-15 dB,所有端口的带宽均满足通信标准,具备较好的综合性能。基于亚波长光栅波导,实现了新型反向耦合器结构的波分复用器,器件尺寸进一步减小,透射光谱具有宽带平顶效果,1 dB带宽大约11nm。其次,我们致力于解决硅基光子器件的偏振敏感和温度敏感两大关键问题。提出了基于级联弯曲定向耦合器结构的偏振不敏感单纤双向复用器,实验实现35 nm带宽内的偏振相关损耗小于1 dB并且串扰小于-15 dB,改善了单纤多向复用器的偏振敏感性,器件结构紧凑、带宽大。针对大规模集成复用系统中的波导交叉需求,提出并制作的垂直交叉了偏振不敏感多模干涉耦合器结构,利用自聚焦效应减小波导交叉损耗,测试得到90 nm带宽范围内的偏振相关损耗小于1 dB,两个端口的串扰小于-25dB,器件制作工艺容差大。针对复用系统中的路由问题,我们设计了偏振不敏感光开关,优化的偏振不敏感功分器保证了器件在100 nm带宽范围内具有大于20 dB的高消光比,在此基础上结合干涉臂的偏振转换,实现偏振不敏感。针对硅基光子器件的温度敏感问题,基于狭缝波导和边调制光栅结构,提出并实现了一种热不敏感窄带滤波器,测试得到的滤波器带宽0.75 nm,上包层温度补偿材料显着减小了硅光滤波器的波长漂移量,波长漂移系数小于-3pm/℃,拓展了窄带滤波器的工作温度范围。最后,我们总结本文已完成的工作内容,并且对后续的工作进行展望。

李世丽[4](2020)在《微震监测用光纤加速度传感器研究》文中研究说明随着煤矿等能源开采深度增加和深埋隧道的掘进,高瓦斯压力、高地应力现象愈加明显,以煤矿煤与瓦斯突出、隧道冲击地压为主的动力灾害时有发生,造成重大的人员伤亡和经济损失。这些灾害的孕育与发生包含岩体从微尺度、小尺度、中尺度到大尺度破裂全过程,同时伴随着大量的微震活动,对微震活动的有效监测有望实现对动力灾害的预测预警。研究和实践表明,微震监测技术已经成为岩体破裂监测最有效的方式之一。目前,传统电学微震监测设备已得到广泛应用,但仍存在前端需供电、易受电磁干扰问题,在煤矿等易燃易爆环境中使用有诸多限制。将干涉型光纤传感器引入到微震监测中,具有本质安全、高灵敏、宽频带、大动态等独特优势,具有良好应用前景。本论文基于干涉型光纤传感原理,研制了膜片式、顺变柱体型两种结构的微震监测用光纤加速度传感器,探索了法布里珀罗加速度传感器的动态光谱解调技术,设计并构建了8通道高灵敏光纤微震监测系统,在淮南矿业集团煤业公司潘二矿12123底抽巷开展了微震监测现场试验。主要研究内容如下:1、利用MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)微纳加工工艺制备铝-聚酰亚胺-铝复合膜,其厚度可精密控制在纳米量级,同时通过刻蚀预留中间硅基部分作为惯性质量块,形成复合膜-质量块一体化结构;将复合膜与法布里珀罗干涉仪结合,制作了三个直径为10 mm的同参数加速度传感器,对加速度分辨率、频响特性、耐高温等综合性能进行测试,并进行应力分析,实验结果与理论分析一致,且具有良好的一致性,可为光纤加速度传感器小型化、批量生产提供理论指导。2、提出将动态光谱解调技术应用于法布里珀罗加速度传感系统中,研究了动态光谱与加速度频率、振幅之间关系,实现了对振动信号幅度的解调,灵敏度为17 mW/g;对动态光谱自拟合差分恢复出振动时域信号,通过MATLAB数值模拟和实验分析验证了这种算法的可行性,最后分析了动态光谱解调技术的频率检测极限。3、提出阻尼可调的非对称顺变柱体光纤加速度传感器,首次分析加速度传感器封装外壳底部厚度、壁厚、高度等几何尺寸对其性能的影响,并进行ANSYS有限元模态分析和实验验证;对传感单元参数优化和预应力分析,研制8个适用于煤与瓦斯突出微震监测的光纤加速度传感器,灵敏度为350 rad/g,频带宽度为20 Hz-1.9 kHz;重点研究了金属波纹片、弹簧、聚合物等不同材料阻尼器对系统阻尼的影响,通过阻尼机构设计可调节加速度传感器的灵敏度与谐振频率,研制频带宽度达10 kHz的宽频响探头,为光纤微震监测系统在金属矿等硬岩环境中应用提供有效方案。4、基于空分复用技术搭建了8通道高灵敏光纤微震监测系统,系统最小可检测加速度为0.15μg/Hz1/2,动态范围116 dB,工作频带20 Hz1.9 kHz,各通道具有良好的一致性;对系统进行工程化应用设计,在淮南矿业集团煤业公司潘二矿12123底抽巷进行微震现场试验,对获取的敲击、爆破、微震等有效信号进行分析及初步定位,验证了光纤微震监测系统的可行性。本论文的研究为深部高瓦斯矿井煤与瓦斯突出、隧道岩爆等动力灾害的预测预报和防治提供关键支撑,对采矿、岩石力学与工程学科的发展也将起到积极推动作用。

徐钦锋[5](2019)在《体全息光栅型波分复用器研究》文中进行了进一步梳理宽带网络是国家最为重要的基础设施之一。近年来随着5G商用化步伐的不断加速,整个社会即将进入更深入的数据化时代。在这一波从互联网到物联网的巨大变革中,以AR/VR、自动驾驶、工业互联网、智慧城市、云计算等为代表的众多新兴技术和产业得到迅速发展,全社会信息化进程加快,这些都对光通信系统中的光器件、光模块提出了更高的要求。通信业务的增加与信息类型的丰富逼迫着通信速度与容量的不断提高,而波分复用技术是增加光纤通信系统传输容量最有效的方法之一。5G应用对波分复用系统的可靠性要求也更为严苛。相比于目前已有的光波分复用滤波元件,记录于全息记录玻璃的体全息光栅型滤波器,其在具备光纤光栅型波分复用器优异性能的同时,还具备介质薄膜型波分复用器的简单结构,此外其高环境稳定性与低制造成本等优势,使其具备替代目前商用光波分复用器的巨大潜力。本论文以记录于全息记录玻璃的体全息光栅作为光波分复用器,理论结合实验研究了体全息光栅的滤波原理,制备工艺以及设计了光波分复用结构。结合耦合波理论,详细分析了透射型和反射型体全息光栅的衍射特性。主要包括光栅周期、厚度、以及折射率调制度对光栅的波长选择性、峰值衍射效率和第一衍射旁瓣的影响,以及这两类光栅对偏振光的不同衍射作用。为体全息光栅的滤波作用建立计算模型。用“二次化料”熔炼方法制备得到新型全息记录玻璃。采用双光束干涉法与两步热处理法,探索制备了体全息光栅。使用波长325nm激光,曝光剂量为800mJ/cm2,在500二下成核3小时,530下析晶2小时制备得到厚度3mm,周期为1.8μm的体全息光栅。并研究了新型全息记录玻璃的成栅机理。使用传输矩阵方法,从条纹的占宽比与漂移量两方面,分析了制备过程中记录条纹形变对其衍射滤波特性的影响。对制备的体全息光栅进行了光栅周期,峰值衍射效率,折射率调制度以及波长选择曲线的测定,得到其相对峰值衍射效率为73%,折射率调制度为162ppm,零值半宽约为3nm。通过分光计验证了其滤波能力,观察到了其对光源的衍射条纹。并结合体全息光栅的衍射特性,设计了串并联结合型以及多重体全息光栅型的波分复用器,并给出了相关的设计思路。前者可以灵活实现密集波分复用,后者可以简化系统器件结构。对二重体全息光栅进行了实验制备以及对比分析,发现其会带来峰值衍射效率降低的不利影响。

王敏[6](2019)在《高功率激光合束二向色镜研究》文中认为基于二向色镜的激光光谱合束系统主要是通过利用二向色镜的截止滤光特性来实现输出功率的倍增,具有合束效率高、光束质量好、输出功率大、系统简洁稳定等优点,是近年来高功率激光光谱合束领域新的研究方向。二向色镜作为系统的核心器件,其光学特性对合束系统的输出效果具有重大影响。本文首先介绍了激光合束系统的发展及应用现状,概述了其基本原理,并对粗糙表面散射理论的发展历程及二向色镜镀膜工艺、监控技术的发展进行了阐述。通过分析光在粗糙表面多层膜系结构的反射现象,建立了多层膜系粗糙表面反射模型。其次采用TFCalc软件设计优化得到二向色镜的膜系结构,并对二向色镜的反射现象进行模拟仿真,分析致使二向色镜的反射率产生变化的主要因素。进一步建立合束系统的输出评价指标,对系统的合束效率、光束质量等参量进行建模与仿真分析。总结仿真结果,对高功率激光合束二向色镜的关键参数提出指标要求。联合高端生产机构镀制得到高功率激光合束二向色镜,对二向色镜的实际参数进行测量,将模拟仿真所得到的结果与实际测量所得的结果进行对比,验证所建模型的合理性,并分析差异原因。最后,将二向色镜应用到激光合束系统中,对整个系统的实际输出结果进行测量。目前合束系统已经得到了10.12k W以上的高能激光输出,系统的合束效率高于97%,满功率输出下的合束效率可达98.9%。

王凯旋,刘定权[7](2017)在《亚纳米带宽滤光片的研究与发展》文中研究说明光学干涉滤光片是建立在光学薄膜干涉原理上的精密光学滤光器件,通过设计和改变膜系的结构和膜层的光学参数,可以获得各种光谱特性。本文从窄带滤光片的应用和发展入手,调研并总结了亚纳米带宽滤光片的设计和制备研究进展,并对亚纳米带宽滤光片的发展前景进行了展望。

李乃庚[8](2014)在《全波段薄膜滤波型CWDM系统研究》文中进行了进一步梳理随着城域网建设的加快,更高速率、更大容量的信息传输成为了热点,人们希望得到更好的网络服务,但也希望有更低的消费支出,在这样的背景下,粗波分复用(CWDM,Coarse Wavelength Division Multiplexing)以其更低造价、较高速率、更好的适应性得到了日益广泛的应用。本文以法布里-珀罗滤光片为基础设计了单通道薄膜滤光片和多通道薄膜滤光片,用于CWDM系统的复用/解复用,并设计了CWDM的系统结构,测试薄膜滤波型复用器/解复用器的性能指标是否合格,并提出了高速率CWDM传输系统的系统结构,为进一步扩容打下了基础。在单通道薄膜滤波器的设计中,考虑到材料的稳定性,我们仍然选用Ta2O5和SiO2这两种常用材料做为高低折射率膜层的材料。为了设计出性能更佳的滤波器,先对单通道的特性影响因素:不同高低折射率之差、不同干涉级次、不同反射层数、不同腔数、不同的入射角度进行了分析,在此基础之上,运用数学上的计算方法找到了性能较好的基本膜层结构,然后将这些膜层结构作对比分析,确定一个相对最优解,并制作出了18个单通道薄膜滤波器。在多通道薄膜滤波器的设计中,采用了均衡型结构的设计,这样构成的波分复用/解复用器结构更加合理,大大减小了插入损耗。为了提高设计效率,增强滤波器性能,分析了多通道特性影响因素:不同间隔层厚对通道间隔的影响、不同间隔层厚对纹波的影响、反射膜系对带宽的影响、不同位置的间隔层对带宽和纹波的影响。在此基础上提出8通道复用器/解复用器的基本结构,并将几种性质较优的结构进行了对比分析,设计了用于8通道的复用器/解复用器。薄膜滤波器设计完成后,对CWDM传输系统进行了结构设计,将8通道复用器/解复用器应用于CWDM系统中进行了性能的检测,参照CWDM系统技术标准对重要参数进行了对比,证明了均衡型薄膜滤波器的优越性,同时,针对CWDM容量较小的问题进行了研究,提出了高速率CWDM传输系统的方案。

唐昊龙[9](2014)在《混合型波分复用系统中薄膜滤光片的研究》文中研究指明混合型波分复用技术通过对传统稀疏波分复用技术与宽光谱掺铒光纤放大技术的结合使用,具备了数据传输距离远、通信效率高、抗干扰和保密性能好、结构简单、可快速组建等特点,一经问世就引起了光纤通信领域的广泛关注。但该技术对所使用的复用/解复用滤光片和增益平坦滤光片技术要求特别严格,以目前的光学薄膜制备技术研制两种滤光片难度很大,这也成为了限制混合型波分复用技术发展的主要因素。为此,本文针对混合型波分复用系统中复用/解复用滤光片和增益平坦滤光片的使用要求,通过对合金靶溅射特性、复合薄膜沉积工艺、膜系设计、制备技术、测试技术进行了详尽的理论分析和实验研究,简化了实验步骤,并利用更少的膜层研制出了低损耗CWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexing)滤光片和高增益平坦度GFF(Gain Flattering Filter)滤光片,具体研究内容如下。首先采用Ta-Nb合金作为溅射靶材,02为反应气体,采用离子束反应溅射技术制备了一种新型复合薄膜。分别利用分光光度计、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、扫描电镜和原子力显微镜对制备的复合薄膜的光学特性、结晶状态、成份配比、薄膜表面微结构和表面形貌进行了表征与分析,实验结果显示:相比于Ta2Oj和Nb2O5薄膜,复合薄膜更适用于研制薄膜层数多、薄膜吸收损耗低的滤光片,因此可替代Ta205或Nb2O5作为研制混合型波分复用系统中薄膜器件的薄膜材料。其次对不同离子束工艺参量下制备的复合薄膜、Si0:薄膜的特性进行了深入研究,系统的分析了氧气充入方式对复合薄膜特性产生的影响,并对膜厚均匀性进行修正,为研制低损耗CWDM滤光片与GFF滤光片提供了必要的条件。通过正交矩阵法进行离子源工艺参量优化实验,与传统实验方法进行对比可知,正交矩阵法需要更少的实验次数即可获取较理想的工艺参量,这对简化实验步骤、缩短滤光片的研发周期有较大帮助。另外,还建立了一套完善的膜系寻优设计方法,并对膜堆叠加、匹配层优化等技术进行了深入研究,选用复合薄膜与SiO2作为高低折射率薄膜材料,以WMS-13作为基底玻璃,利用较少的膜层数设计出了满足混合型波分复用系统使用要求的低损耗CWDM滤光片和高增益平坦度的GFF滤光片膜系。根据膜系的结构,研究并制定了采用双离子束溅射法制备CWDM滤光片、GFF滤光片的膜厚监控方案。在低损耗CWDM滤光片研制过程中,采用光电极值法控制各腔内的规整膜层厚度,采用平均时间法控制耦合层厚度。在GFF滤光片研制过程中,采用时间监控法控制膜层厚度。并分别对两种薄膜进行多次沉积,将其结果进行最小二乘拟合得到复合薄膜、SiO2薄膜的沉积速率。实验结果显示:采用上述方法可一定程度上提高离子束溅射系统的膜厚控制精确度,保证低损耗CWDM滤光片和GFF滤光片制备工作可顺利完成,并为高精密薄膜器件的制备提供了更好的膜厚控制方案。研制的低损耗CWDM滤光片和GFF滤光片经过光谱特性测试系统检测,具体数据为低损耗CWDM滤光片的通带中心波长为1551.1nm,通带峰值最大插入损耗-0.09dB,通带波纹在0.04dB范围内变化,在-0.5dB处通带宽17.1nm,在-35dB处带宽24.2nm,通带矩形度为0.707,截止区域的截止度均高于-40dB;GFF滤光片的波长独立损失WIL=0.063dB,误差函数EF的极大值与极小值之差为EFp-p=0.198dB;经过测试所研制的滤光片均可满足混合型波分复用系统的使用要求,本文的相关研究均取得了较满意的实验结果。

白欣,王成,刘树勇[10](2012)在《光学薄膜在光通信和激光技术中的应用》文中进行了进一步梳理薄膜在现代科学技术中扮演着重要的角色,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覆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,应用较多的就是减反膜、反射膜和滤光膜.而且随着激光能量的增加,制备高损伤阈值的光学薄膜是激光薄膜研究的重点.

二、光学薄膜在波分复用系统中的应用(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、光学薄膜在波分复用系统中的应用(论文提纲范文)

(1)近红外1.064μm亚纳米带宽干涉滤光片的制备和光谱稳定性研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景介绍
    1.2 亚纳米带宽滤波技术
        1.2.1 声光调制技术
        1.2.2 原子滤波技术
        1.2.3 法布里-珀络标准具形式的滤波器
        1.2.4 薄膜干涉滤光技术
    1.3 窄带干涉滤光片的原理及应用
        1.3.1 窄带干涉滤光片的原理
        1.3.2 超窄带干涉滤光片的应用
    1.4 本论文的研究内容及成果
第2章 亚纳米带宽滤光片的设计与分析
    2.1 自动优化设计方法
    2.2 基于F-P滤光片的设计
        2.2.1 类比微波滤波器的设计方法
        2.2.2 类比LC电路滤波器的设计方法
        2.2.3 迭代Chebyshev方法
    2.3 用Matlab程序实现的亚纳米带宽滤光片设计
        2.3.1 构建评价函数
        2.3.2 程序设计
        2.3.3 膜系设计实例
    2.4 小结
第3章 薄膜沉积与滤光片的制备
    3.1 常见的光学薄膜制备技术
        3.1.1 热蒸发技术
        3.1.2 离子束辅助沉积技术
        3.1.3 离子束溅射沉积技术
        3.1.4 原子层沉积技术
    3.2 薄膜沉积设备介绍
    3.3 膜层沉积工艺
    3.4 薄膜材料的选择及其特性
        3.4.1 光学薄膜材料的选择
        3.4.2 光学常数的测定方法
        3.4.3 Ta_2O_5薄膜的光学特性
        3.4.4 SiO_2薄膜的光学特性
    3.5 膜厚分布均匀性的调整
    3.6 监控方法分析
        3.6.1 时间监控技术
        3.6.2 石英晶体监控
        3.6.3 光电极值法
        3.6.4 监控实施
    3.7 小结
第4章 测量与误差分析
    4.1 滤光片的测量
        4.1.1 测量设备的搭建
        4.1.2 测量前的调试与准备
        4.1.3 测量结果及分析
    4.2 制备过程中的误差分析
        4.2.1 光学常数误差
        4.2.2 厚度误差
    4.3 误差对滤光片光谱曲线的影响
        4.3.1 膜系误差灵敏度分析
        4.3.2 随机膜厚误差对设计滤光片的影响
    4.4 小结
第5章 滤光片的可靠性和光谱稳定性研究
    5.1 可靠性实验
    5.2 湿度对滤光片光谱特性的影响
    5.3 温度对滤光片光谱特性的影响
        5.3.1 温度对膜层材料物理特性的影响
        5.3.2 基片的线膨胀系数对滤光片温度稳定性的影响
        5.3.3 滤光片的温度稳定性实验
    5.4 入射角度对滤光片光谱特性的影响
    5.5 退火温度对滤光片表面形貌和光谱特性的影响
        5.5.1 光谱特性变化
        5.5.2 表面形貌变化
        5.5.3 截面形貌变化
    5.6 质子辐照对滤光片光谱特性的影响
    5.7 小结
第6章 总结与展望
    6.1 研究过程
        6.1.1 确定膜系设计方法
        6.1.2 滤光片的制备
        6.1.3 光谱测量与误差分析
        6.1.4 可靠性和稳定性研究
    6.2 主要研究结果
    6.3 主要创新点
    6.4 展望及后续工作建议
参考文献
致谢
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果

(2)基于保偏光纤的多功能无源器件的制作与应用研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 光纤无源器件的简介
    1.3 光纤无源器件的研究进展
        1.3.1 光纤耦合器与光纤波分复用器的研究进展
        1.3.2 光纤隔离器的研究进展
    1.4 本研究的主要内容和章节安排
第二章 光无源器件的相关知识
    2.1 光纤的传输特性理论
        2.1.1 单模光纤的结构
        2.1.2 光的全反射现象与特性参数
        2.1.3 保偏光纤的原理和特性
    2.2 光纤耦合器的基本原理
        2.2.1 微器件型光纤耦合器
        2.2.2 其他类型光纤耦合器
    2.3 光纤隔离器的基本原理
        2.3.1 法拉第磁光效应
        2.3.2 自由空间型光纤隔离器的工作原理
        2.3.3 其他类型的光纤隔离器
    2.4 光纤波分复用器的基本原理
        2.4.1 干涉膜型光波分复用器
        2.4.2 其他类型的光波分复用器
    2.5 本章小结
第三章 保偏光纤多功能无源器件的研究方案与制备
    3.1 保偏光纤多功能无源器件的结构设计
    3.2 保偏光纤多功能无源器件的制作
        3.2.1 实验前的准备
        3.2.2 实验设备的介绍
        3.2.3 制作过程说明
    3.3 本章小结
第四章 保偏光纤的多功能无源器件的应用研究
    4.1 激光与光纤激光器
    4.2 锁膜技术与锁膜光纤激光器
    4.3 被动锁模光纤激光器的研究
        4.3.1 光孤子的理论知识
        4.3.2 实验装置及实验结果
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本文总结
    5.2 关于未来工作的展望
参考文献
附录 A 攻读学位期间发表的论文与科研成果清单

(3)面向片上复用的硅基光子器件研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
缩写和符号清单
1 绪论
    1.1 集成光电子学概述
    1.2 硅光通信技术研究背景
    1.3 硅基光子复用技术及难点
    1.4 论文主要内容及创新点
        1.4.1 主要内容
        1.4.2 创新点
2 硅基光波导理论、制备及测试方法
    2.1 光波导理论
    2.2 经典器件结构理论基础
        2.2.1 多模干涉耦合器理论
        2.2.2 同向/反向耦合器理论
    2.3 波导光学仿真计算
        2.3.1 硅基波导模式计算
        2.3.2 硅基波导光场传输计算
    2.4 硅基光子器件的制作
    2.5 硅基光子器件的测试表征
        2.5.1 光栅耦合测试技术简介
        2.5.2 光芯片测试系统
    2.6 本章小结
3 硅基粗波分复用器件
    3.1 硅基粗波分复用器简介
        3.1.1 硅基单纤三向复用器
        3.1.2 硅基多通道粗波分复用器
    3.2 基于级联倾斜型多模干涉耦合器的单纤三向复用器
        3.2.1 倾斜MMI型Triplexer的工作原理与仿真设计
        3.2.2 倾斜MMI型Triplexer的工艺制备与测试分析
    3.3 基于光栅辅助型多模干涉耦合器的单纤三向复用器
        3.3.1 布拉格光栅辅助型Triplexer的工作原理与仿真设计
        3.3.2 布拉格光栅辅助型Triplexer的工艺制备与测试分析
    3.4 基于弯曲定向耦合器的单纤三向复用器
        3.4.1 BDC型Triplexer的工作原理与仿真设计
        3.4.2 BDC型Triplexer的工艺制备与测试分析
    3.5 基于亚波长光栅的四通道粗波分复用器
        3.5.1 SWG型CWDM的工作原理与仿真设计
        3.5.2 SWG型CWDM的工艺制备与测试分析
    3.6 本章小结
4 硅基偏振/热不敏感复用器件
    4.1 研究现状简介
        4.1.1 硅基偏振不敏感器件
        4.1.2 硅基热不敏感器件
    4.2 基于BDC结构的偏振不敏感单纤双向复用器
        4.2.1 BDC型Diplexer的结构原理和设计仿真
        4.2.2 BDC型Diplexer的工艺制备和测试分析
    4.3 基于MMI结构的偏振不敏感交叉波导
        4.3.1 MMI型交叉波导的结构原理与设计仿真
        4.3.2 MMI型交叉波导的工艺制备与测试分析
    4.4 基于MZI结构的偏振不敏感光开关
    4.5 基于布拉格光栅结构的热不敏感窄带滤波器
        4.5.1 布拉格光栅型窄带滤波器的结构原理与设计仿真
        4.5.2 布拉格光栅型窄带滤波器的工艺制备与测试分析
    4.6 本章小结
5 总结与展望
参考文献
作者简介

(4)微震监测用光纤加速度传感器研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 微震监测研究综述
    1.3 光纤加速度传感器研究现状
        1.3.1 膜片式光纤加速度传感器
        1.3.2 顺变柱体光纤加速度传感器
        1.3.3 悬臂梁型光纤加速度传感器
    1.4 光纤加速度传感器解调技术
    1.5 论文研究内容与创新点
第2章 膜片式法布里珀罗加速度传感器
    2.1 膜片式FOFPA传感器理论
        2.1.1 F-P干涉理论
        2.1.2 FOFPA传感器的力学模型
    2.2 基于PE膜的FOFPA传感器
        2.2.1 模态分析
        2.2.2 实验验证
    2.3 基于MEMS复合膜的FOFPA传感器
        2.3.1 MEMS工艺
        2.3.2 MEMS复合膜的制备
        2.3.3 灵敏度的应力修正
        2.3.4 传感器设计与实验验证
    2.4 本章小结
第3章 动态光谱解调技术
    3.1 光纤F-P传感器解调技术
        3.1.1 强度解调
        3.1.2 相位解调
        3.1.3 波长解调
    3.2 基于空间频谱分析的振幅解调
        3.2.1 检测原理
        3.2.2 实验验证与数据分析
    3.3 基于自拟合差分法的时域信号解调
        3.3.1 检测原理与模拟仿真
        3.3.2 实验验证与数据分析
        3.3.3 检测频率分析
    3.4 本章小结
第4章 非对称顺变柱体光纤加速度传感器
    4.1 非对称高灵敏光纤加速度传感器
        4.1.1 模型分析
        4.1.2 实验验证与性能分析
    4.2 传感器优化设计
        4.2.1 封装设计
        4.2.2 预应力分析
    4.3 基于阻尼设计的宽频响探头
    4.4 本章小结
第5章 微震监测系统设计与现场试验
    5.1 光纤阵列复用技术
    5.2 系统工程化设计与性能测试
        5.2.1 系统工程化设计
        5.2.2 系统性能测试
    5.3 微震监测现场试验
        5.3.1 试验环境介绍
        5.3.2 传感网络与探头布设
        5.3.3 敲击测试
    5.4 微震监测数据分析
        5.4.1 敲击信号分析与识别
        5.4.2 爆破信号分析与识别
        5.4.3 微震信号分析与识别
        5.4.4 干扰信号分析与识别
    5.5 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读博士学位期间的学术成果
攻读博士期间参加的科研项目
致谢

(5)体全息光栅型波分复用器研究(论文提纲范文)

中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 波分复用技术原理及特点
    1.3 波分复用技术关键器件
        1.3.1 介质薄膜型波分复用器(TFF)
        1.3.2 光纤光栅型波分复用器(FBG)
        1.3.3 阵列波导型波分复用器(AWG)
    1.4 基于全息记录玻璃的体全息光栅研究进展
    1.5 研究内容
第二章 体全息光栅的衍射特性
    2.1 体全息光栅概述
    2.2 透射型体全息光栅衍射特性分析
        2.2.1 零值半宽分析
        2.2.2 偏振相关损耗分析
        2.2.3 信道隔离度分析
    2.3 反射型体全息光栅衍射特性分析
        2.3.1 零值半宽分析
        2.3.2 偏振相关损耗分析
        2.3.3 信道隔离度分析
    2.4 本章小结
第三章 体全息光栅的制备技术
    3.1 全息记录原理
    3.2 全息记录玻璃的制备
    3.3 紫外干涉曝光工艺
        3.3.1 光栅的紫外光写入原理
        3.3.2 体全息光栅的曝光处理
    3.4 二步热处理工艺
    3.5 体全息光栅制备误差分析
        3.5.1 传输矩阵方法
        3.5.2 占宽比对反射型体全息光栅滤波性能的影响
        3.5.3 漂移量对反射型体全息光栅滤波性能的影响
    3.6 本章小结
第四章 体全息光栅波分复用设计与实验
    4.1 体全息光栅性能检测
        4.1.1 光栅周期的检测
        4.1.2 峰值衍射效率的测定
        4.1.3 折射率调制度的确定
        4.1.4 波长选择曲线的测定
    4.2 体全息光栅并联型波分复用器件的设计
    4.3 多重体全息光栅型波分复用
        4.3.1 多重体全息全栅的设计
        4.3.2 多重体全息光栅的衍射性能检测
    4.4 本章小结
第五章 总结和展望
    5.1 全文工作总结
    5.2 论文的不足与展望
附表
参考文献
攻读硕士期间公开发表的论文
致谢

(6)高功率激光合束二向色镜研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 国内外发展情况简介
        1.2.1 光谱合束系统发展
        1.2.2 粗糙表面散射理论发展
        1.2.3 二向色镜镀制相关技术发展
    1.3 本文主要工作
2 二向色镜反射性质理论研究
    2.1 粗糙表面反射理论
    2.2 粗糙表面多层膜系反射模型
    2.3 粗糙表面多层膜系分层模型
    2.4 本章小结
3 二向色镜关键参数分析
    3.1 二向色镜激光合束系统
    3.2 激光合束二向色镜设计
    3.3 二向色镜参数仿真分析
        3.3.1 表面粗糙度对二向色镜反射率曲线的影响
        3.3.2 膜厚误差对二向色镜反射率曲线的影响
        3.3.3 入射角度对二向色镜反射率曲线的影响
    3.4 本章小结
4 合束系统输出评价
    4.1 合束效率评价
        4.1.1 合束效率理论模型
        4.1.2 合束效率仿真分析
    4.2 合束光光束质量评价
        4.2.1 桶中环围功率理论
        4.2.2 光束质量仿真及结果分析
    4.3 本章小结
5 二向色镜实际效果
    5.1 二向色镜主要参数实测
    5.2 仿真与实测结果对比分析
    5.3 二向色镜激光合束系统实际输出效果
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 本文总结
    6.2 不足与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和出版着作情况:

(8)全波段薄膜滤波型CWDM系统研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 WDM 的发展现状
    1.2 光学薄膜技术的设计基础
        1.2.1 光学薄膜的设计理论
        1.2.2 光学薄膜的制备技术
    1.3 光学薄膜的应用领域
    1.4 本文研究的主要内容
第2章 波分复用(WDM)及薄膜滤波器的理论分析
    2.1 波分复用(WDM)理论分析
        2.1.1 波分复用(WDM)原理
        2.1.2 波分复用系统组成及功能
    2.2 薄膜滤波器的理论基础
        2.2.1 光的电磁理论
        2.2.2 薄膜滤波器光学特性分析
    2.3 薄膜滤波器的基本原理
        2.3.1 法布里-珀罗滤光片
        2.3.2 全介质法布里-珀罗滤光片
    2.4 本章小结
第3章 用于 CWDM 的单通道 F-P 型薄膜滤波器的设计
    3.1 CWDM 复用器和解复用的选择
    3.2 CWDM 薄膜滤波器的设计基础
        3.2.1 CWDM 系统对薄膜滤波器的设计要求
        3.2.2 CWDM 薄膜滤波器的结构
    3.3 单通道 CWDM 薄膜滤波器的设计
        3.3.1 薄膜材料的选择
        3.3.2 单通道特性影响因素分析
        3.3.3 薄膜滤波型 CWDM 的设计过程
        3.3.4 薄膜滤波器的设计结果
    3.4 本章小结
第4章 用于 CWDM 的多通道 F-P 型薄膜滤波器的设计
    4.1 薄膜滤波型 CWDM 复用器和解复用的结构
    4.2 多通道 CWDM 窄带滤光片的设计基础
    4.3 多通道 CWDM 窄带滤光片的设计
        4.3.1 多通道特性影响因素分析
        4.3.2 多通道滤波器设计过程
    4.4 插入损耗特性的计算
    4.5 本章小结
第5章 薄膜滤波型 CWDM 系统性能测试
    5.1 CWDM 的性能指标
        5.1.1 中心波长的标准化
        5.1.2 CWDM 的器件性能参数指标
    5.2 实验验证
        5.2.1 系统搭建
        5.2.2 数据分析及对比
    5.3 本章小结
第6章 结论
参考文献
作者简介
致谢

(9)混合型波分复用系统中薄膜滤光片的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 离子束溅射技术的发展
    1.3 波分复用技术的发展
        1.3.1 光网络复用技术简介
        1.3.2 波分复用系统主要形式
        1.3.3 波分复用系统在传输网中的定位
        1.3.4 混合型波分复用系统简介
    1.4 混合型波分复用系统中的薄膜滤光片
    1.5 本论文主要研究内容
    1.6 小结
第二章 合金靶的离子束溅射特性解析
    2.1 离子束溅射参量的表征
    2.2 合金靶溅射特性的理论分析
        2.2.1 溅射合金靶面成分的稳定时间条件
        2.2.2 表面原子结合能模型
        2.2.3 合金成分的选择性溅射现象及分析
    2.3 离子束溅射沉积化合物薄膜主要方式
    2.4 离子束反应溅射沉积过程的基本方式
        2.4.1 不同离子束反应溅射沉积薄膜生长机理
        2.4.2 反应气体与材料的作用形式
    2.5 离子束反应溅射沉积化合物薄膜的表征
        2.5.1 透射光谱特性分析
        2.5.2 X射线衍射(XRD)分析
        2.5.3 X射线光电子能谱(XPS)分析
        2.5.4 原子力显微镜(AFM)分析
        2.5.5 扫描电子显微镜(SEM)分析
        2.5.6 薄膜应力分析
    2.6 小结
第三章 复合薄膜的沉积特性研究
    3.1 实验设备
        3.1.1 真空系统
        3.1.2 溅射系统
        3.1.3 膜厚控制系统
    3.2 复合薄膜性质的表征
    3.3 离子源气体充入方式研究
    3.4 不同辅助源参数沉积薄膜特性研究
        3.4.1 薄膜的光学特性研究
        3.4.2 薄膜的表面形貌研究
        3.4.3 薄膜的应力研究
    3.5 薄膜厚度的均匀性修正研究
    3.6 正交矩阵实验研究
        3.6.1 正交矩阵实验的基本原理
        3.6.2 正交矩阵实验流程
    3.7 小结
第四章 低损耗稀疏波分复用窄带滤光片的研制
    4.1 低损耗稀疏波分复用滤光片技术指标
    4.2 低损耗稀疏波分复用滤光片的膜系设计
        4.2.1 法布里珀罗滤光片基本结构
        4.2.2 多腔法布里珀罗滤光片设计原理
        4.2.3 低损耗稀疏波分复用滤光片寻优设计
        4.2.4 短波截止带的展宽设计
        4.2.5 匹配层的优化设计
        4.2.6 背面增透膜的设计
    4.3 薄膜厚度监控技术研究
        4.3.1 极值法监控曲线分析
        4.3.2 导纳轨迹图分析
    4.4 低损耗稀疏波分复用滤光片的制备
    4.5 低损耗稀疏波分复用滤光片测试
        4.5.1 稀疏波分复用滤光片测试系统简介
        4.5.2 稀疏波分复用滤光片透射光谱测试
        4.5.3 稀疏波分复用滤光片使用环境测试
    4.6 小结
第五章 增益平坦滤光片的研制
    5.1 增益平坦滤光片的技术指标
    5.2 增益平坦滤光片的膜系设计
    5.3 薄膜沉积速率的精确标定
        5.3.1 增益平坦滤光片膜层敏感度研究
        5.3.2 多层膜沉积速率随机误差研究
        5.3.3 沉积速率标定实验及结果
    5.4 增益平坦滤光片的制备
    5.5 增益平坦滤光片的测试
        5.5.1 增益平坦滤光片测试系统简介
        5.5.2 增益平坦滤光片透射光谱测试
        5.5.3 增益平坦滤光片使用环境测试
    5.6 小结
结论
致谢
参考文献
攻读博士学位期间的学术成果
作者简介

(10)光学薄膜在光通信和激光技术中的应用(论文提纲范文)

1 光学薄膜在通信中的应用
    1.1 无源器件[2, 3, 4]
    1.2 有源器件
    1.3 其它应用
2 光学薄膜在LD泵浦固体激光器中的应用
    2.1 减反射膜
    2.2 截止滤光片
    2.3 高反射率薄膜[6]
    2.4 窄带干涉滤光片
3 结论

四、光学薄膜在波分复用系统中的应用(论文参考文献)

  • [1]近红外1.064μm亚纳米带宽干涉滤光片的制备和光谱稳定性研究[D]. 王凯旋. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
  • [2]基于保偏光纤的多功能无源器件的制作与应用研究[D]. 耿威. 湖南科技大学, 2020(06)
  • [3]面向片上复用的硅基光子器件研究[D]. 陈敬业. 浙江大学, 2020(02)
  • [4]微震监测用光纤加速度传感器研究[D]. 李世丽. 安徽大学, 2020(07)
  • [5]体全息光栅型波分复用器研究[D]. 徐钦锋. 苏州大学, 2019(04)
  • [6]高功率激光合束二向色镜研究[D]. 王敏. 南京理工大学, 2019(06)
  • [7]亚纳米带宽滤光片的研究与发展[A]. 王凯旋,刘定权. 2017年光学技术研讨会暨交叉学科论坛论文集, 2017
  • [8]全波段薄膜滤波型CWDM系统研究[D]. 李乃庚. 吉林大学, 2014(10)
  • [9]混合型波分复用系统中薄膜滤光片的研究[D]. 唐昊龙. 长春理工大学, 2014(07)
  • [10]光学薄膜在光通信和激光技术中的应用[J]. 白欣,王成,刘树勇. 首都师范大学学报(自然科学版), 2012(04)

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光学薄膜在波分复用系统中的应用
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