波分復(fù)用薄膜窄帶濾光片的優(yōu)化設(shè)計與溫度穩(wěn)定性分析.pdf

1、為了適應(yīng)光通信行業(yè)對光學(xué)薄膜設(shè)計的要求，本文研究了光學(xué)薄膜的優(yōu)化設(shè)計方法，重點討論了波分復(fù)用薄膜窄帶濾光片的優(yōu)化設(shè)計，并在此基礎(chǔ)上分析了薄膜窄帶濾光片的溫度穩(wěn)定性。 本文首先對光通信及波分復(fù)用器件的發(fā)展?fàn)顩r進行了綜述。在此基礎(chǔ)上從麥克斯韋方程組和適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件出發(fā)，推導(dǎo)出了薄膜系統(tǒng)的反射或透射率的數(shù)學(xué)數(shù)值計算公式和特征矩陣計算公式。 在薄膜優(yōu)化設(shè)計方法的探討中，重點介紹了Needle方法在薄膜優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用，并給出了N

2、eedle方法的優(yōu)化步驟。從理論分析來看，由于光學(xué)薄膜的特性是由在入射介質(zhì)那一側(cè)的等效導(dǎo)納所確定的，Needle方法把等效導(dǎo)納作為狀態(tài)變量，把每一層的折射率作為控制變量，運用最優(yōu)控制的原理計算出在薄膜內(nèi)部每一個厚度對應(yīng)的點上折射率改變所引起的評價函數(shù)的改變，由此選取改變折射率后評價函數(shù)變化最大(評價函數(shù)變小)的那一點進行插入。如此不斷地增添新層，從而進行優(yōu)化。它比傳統(tǒng)的局部優(yōu)化方法優(yōu)越的地方在于它是從光學(xué)薄膜優(yōu)化問題的物理原理出發(fā)，運用

3、通過增加新層的辦法來增加優(yōu)化的手段。 在光通信系統(tǒng)中，對波分復(fù)用薄膜窄帶濾光片的設(shè)計問題進行了深入的討論。本文總結(jié)了波分復(fù)用濾光片的各種設(shè)計方法，運用帶寬調(diào)整、通帶波紋的減小和通帶群延遲波紋減小的方法設(shè)計出了50GHz的波分復(fù)用濾光片膜系。并且設(shè)計了一個反射式的相位補償器，顯著地減小了通帶內(nèi)的群延遲波紋。 論文還討論了波分復(fù)用濾光片的溫度穩(wěn)定性問題。推導(dǎo)了薄膜微觀結(jié)構(gòu)和熱應(yīng)力形變模型上的中心波長漂移計算公式。建立了濾光片