DWDM干涉滤光片设计
斜入射滤光片的偏振相关损耗抑制技术
斜入射滤光片的偏振相关损耗抑制技术俞侃;包佳祺;黄德修;吴长发【摘要】多腔窄带薄膜滤光片在倾斜入射时由于偏振光的中心波长会出现分离,会导致其偏振相关损耗迅速增加,严重影响光通信系统的性能.从理论上分析了斜入射时产生偏振相关损耗的原因,并提出了通过优化膜系的方法有效的实现了偏振光中心波长的对准,有效的降低了其通带内的偏振相关损耗.同时还提出了使用偏振分束器的方法,对单偏振光进行调制,在整个透射带内都实现了对偏振相关损耗的抑制.实验结果表明,两种消偏方式都能将窄带滤光片斜入射时的偏振相关损耗减小至0.2dB内,根据实际需要可以应用于不同的场合.【期刊名称】《光电工程》【年(卷),期】2010(037)001【总页数】5页(P101-105)【关键词】薄膜物理学;窄带滤光片;斜入射;偏振相关损耗【作者】俞侃;包佳祺;黄德修;吴长发【作者单位】华中科技大学,文华学院,武汉,430074;武汉光电国家实验室,武汉,430074;华中科技大学,文华学院,武汉,430074;华中科技大学,文华学院,武汉,430074;武汉光电国家实验室,武汉,430074;华中科技大学,文华学院,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】TN929.10 引言薄膜干涉滤光片由于具有通带窄、插入损耗低、温度稳定性好等诸多优异的特性，所以在微电子和光电子学领域，尤其是在密集波分复用(DWDM)系统中得到广泛的应用[1]。
常规的滤光片基本都是应用于正入射的，但在某些特定场合需要其处于斜入射状态。
而随着入射角的增加，滤光片的偏振相关损耗(Polarization Dependent Loss, PDL)会迅速增大[2]，影响器件乃至整个系统的性能。
常规窄带滤光片在入射角度上超过5°时其PDL数值就会超过系统限制(小于0.2 dB)。
本文在理论上分析了斜入射时滤光片PDL产生的原因，并提出了通过膜系改进或者使用偏振分束器和半波片的方法，对斜入射时窄带滤光片产生的PDL进行了抑制。
02-24.3 干涉滤光片
G 高反射膜 间隔层LL 高反射膜
G
G SF S G
(1) 滤光片的中心波长 在正入射时，透射光产生极大的条件为
2nh m
m 1，2，3，
由此可得滤光片的中心波长为
2nh
m
(118)
对于一定的光学厚度 nh， 的数值只取决于 m，对应不同的 m 值，中
心波 长不同。由(118)式可以求得相邻干涉级(∆m=1)的中心波长差为
(2) 纵模间隔 根据(112)式，纵模间隔为
c v vm vm1 2nL 可见，它只与谐振腔长度和折射率有关。
(114)
I
B A C 振荡阈值
增益曲线
0
v1/2 v
v
(3)单模线宽 由多光束干涉条纹锐度的分析，干涉条纹的相位差半宽度为
而由(39)式有
2(1 R)
R
4
π
n
L
2
(115)
2
2nh
(119)
(2)透射带的波长半宽度
透射带的波长半宽度1/2由(56)式确定，
1/2
2nh(1 R) m2π R
2 1 R
2πnh R
(120)
(Δm)
1/2
2(1 R)nh cos
m2π R
Δ m
m2 N mN
(56)
N
2π
πR 1 R
(53)
或表示为
1/ 2
1 R
πm R
2
mπ F
1/2
2nh(1 R) 2 1 R
m2π R 2πnh R
F 4R (1 R)2
(42)
(120)
上式表明，m、R 愈大，1/2愈小，干涉滤光片的输出单色性愈好。
薄膜光学技术
也可以视作: Ag层代替两个间隔层之间得反射膜得 双半波窄带通滤光片。
反射膜/半波间隔层/反射膜(金属层)/半波间隔层/反射膜
特点:
a、 金属层得吸收比其只处在单一介质中时低得多;
b、 没有长波透射次峰。
T0 ~ 80%
G/HLHLH1、75LAg1、75LHLHLH/A
nG 1.52
四半波滤光片 四腔型滤光片
nH 2.06 nL 1.45 119层
间隔层 耦合层
间隔层
L
H LH
HLH HLH
HLH
LL
LL
单腔滤光片
单腔滤光片
双半波滤光片得一种基本结构
性能指标:中心波长得峰值插入损耗为-0、 11dB, 通带带宽为0、87nm, 截止带带宽为1、 99nm, 通带波纹系数近似为0。
射比T 得关系就是τ= -10lgT
①中心波长与峰值插入损耗
根据国际通信联盟(ITU)得规定,DWDM系统对200GHz 得滤光片,其峰值插入损耗要求|τ | ≤0、3dB;对100GHz得 滤光片,其峰值插入损耗要求| τ | ≤ 0、5dB。它们对应得 滤光片得中心波长得透射率分别为98%与93% 。
2、5、4 NBPF得应用
DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing密 集波分复用); CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing稀 疏波分复用)
1、应用于光纤通信DWDM 系统得超窄带滤光片
⑴ DWDM超窄带滤光片得设计要求 在光通信中,各个波长得透射率用损耗(dB)给出,它与透
DWDM系统的组成和工程实例
DWDM系统的组成和工程实例的体会当前，通信技术正向着宽带化、智能化、大众化和个人化的方向发展；电信网也面临着从语音网向数据网、从电路交换向分组交换方向的转变。
与此同时，对传输网的带宽、质量、安全以及成本等问题也提出了更高的要求。
传输网的发展必须超前于各种业务网的发展，传输系统从初始的载波系统发展到ＰＤＨ系统，再到ＳＤＨ系统，以至目前最热门的ＷＤＭ和ＤＷＤＭ系统。
1 波分复用技术1.1 波分复用的基本概念波分复用是利用一根光纤可以同时传输多个不同波长的光载波的特点，把光纤可能应用的波长范围划分为若干个波段，每个波段作为一个独立的通道来传输某一特定波长的光信号。
光波分复用的实质是在光纤上进行光频分复用，只是因为光波通常采用波长来描述、监测和控制。
在波分复用传输系统的发送端采用合波器将待传输的多个光载波信号进行复接，在接收端利用分波器分离出不同波长的光信号。
由于系统设计的不同，每个波长之间的间隔宽度也会有差别，按照通道间隔的差异，ＷＤＭ可以细分为Ｗ－ＷＤＭ（Ｗｉｄｅ－ＷＤＭ，通道间隔≥25ｎｍ）、Ｍ－ＷＤＭ（Ｍｉｄ－ＷＤＭ，3.2ｎｍ≤通道间隔≤25 ｎｍ）和Ｄ－ＷＤＭ（Ｄｅｎｓｅ－ＷＤＭ，通道间隔≤3.2ｎｍ）。
通道可以是等间隔的，也可以是非等间隔的，采用非等间隔主要是为了缓和光纤中四波混频（ＦＷＭ）的影响。
本文以ＤＷＤＭ系统为例来介绍波分复用系统。
1.2 波分复用系统的组成ＤＷＤＭ系统由ＯＴＭ和ＯＡ设备组成，其中ＯＴＭ包括合波器、分波器、波长转换器（ＯＴＵ）（可选）、光功率放大器、光前置放大器和光监控信道（ＯＳＣ）；ＯＡ包括光线路放大器和ＯＳＣ。
根据ＯＴＵ应用情况的不同，ＤＷＤＭ的配置系统分为开放式和集成式，在开放式系统中ＯＴＵ兼作再生器系统；集成式系统不需要ＯＴＵ设备，采用ＳＤＨ再生器系统，其系统结构如图1所示。
2 波分复用系统的相关技术参数2.1 合波器／分波器合波器／分波器应符合ＩＴＵ－ＴＧ．671、Ｇ．692及相关建议要求。
光纤通信系统波分复用系统WDM-共64页课件
中心频率 193.6 193.5 193.4 193.3 193.2 193.1 193.0 192.9 192.8 192.7 192.6 192.5 192.4 192.3 192.2 192.1
4 波系统 * * * *
8 波系统 * * * * * * * *
16 波系统 * * * * * * * * * * * * * * * *
（a）现实的需要性，以2.5Gb／s系统为例， 16波分单向就可达到40Gb／s的传输速率， 这足以满足未来几年的业务需求；
（b）技术的可行性。当前波分复用器件和激 光器元件的技术都满足16个波长以上的复用。
从当前应用上看，WDM系统只用于 2.5Gb／s以上的高速率系统。因而在制定规 范的过程中，我们主要考虑了基于2.5Gb／s SDH的干线网WDM系统的应用，承载信号为 SDH STM-16系统，即2.5Gb/s×N的WDM 系统。对于承载信号为其他格式(例如IP)的系 统和其它速率（例如10Gb/s×N）暂不作要 求。
开放式波分复用系统：就是波分复用器前端 加入波长转移单元OTU，将当前SDH的 G.957接口波长转换为G.692的标准波长光 接口。可以接纳过去的老SDH系统，并实 现不同厂家互联，但OTU的引入可能对系 统性能带来一定的负面影响。
双向WDM系统在设计和应用时必须要考虑几个关 键的系统因素：
如为了抑制多通道干扰(MPI)，必须注意到光反射的影响、 双向通路之间的隔离、串扰的类型和数值、两个方向传输的功 率电平值和相互间的依赖性、光监控信道(OSC)传输和自动功 率关断等问题，同时要使用双向光纤放大器。
l
1 1,
l
1 2,
l
1 3
,l
1 4
干涉滤光片的作用原理
干涉滤光片的作用原理
干涉滤光片是一种特殊的光学元件，它通过利用干涉现象和吸收性滤光片的相互作用来调节光的颜色和强度。
其工作原理可以简单地描述为：
干涉滤光片由两个吸收性滤光片组成，它们的透过轴相互垂直且厚度相等。
当光线垂直入射时，它们会在干涉滤光片内部形成干涉现象，从而产生干涉条纹。
这些干涉条纹的位置和强度取决于光线的波长和入射角度。
在某些位置，干涉滤光片将只透过某个波长的光线，而将其他波长的光线反射或吸收。
因此，干涉滤光片可以用来分离光线中的不同波长，从而产生色彩效果。
此外，干涉滤光片还可以调节光线的强度。
当两个吸收性滤光片的透过轴相互平行时，它们的吸收效果相互叠加，从而减弱入射光的强度。
反之，当它们的透过轴相互垂直时，它们的吸收效果互相抵消，从而增强入射光的强度。
总之，干涉滤光片的作用原理是通过干涉现象和吸收性滤光片的相互作用来调节光的颜色和强度。
它在光学领域中有着广泛的应用，如在激光、光学仪器、相机镜头等方面。
- 1 -。
(参考资料)3-2光学薄膜系统设计
在整个透射带，透过率在两个极值之间振荡：
R1
0－g 0 +g
2
膜厚4的偶数倍，
膜层变为虚设层
R2
0－E2 0 + E2
g g
2
膜厚4的奇数倍
产生波纹的原因： 1）等效光学导纳失配(波纹的幅度)(R1-R20)； 2）等效位相厚度随波长变化。
压缩波纹的方法
R1
0－g 0 +g
2
,
R2
通常波纹幅度大小是由等效折射率与基片和入射介质的匹配程度决定的而波纹的密度是由周期数多少决定的因为周期数多那么这个等效层的厚度就大高级次干涉峰就会靠的很近波纹就密
§2.4 干涉截止虑光片
1）什么叫干涉截止滤光片：利用多光束干涉原理，让某一 波长范围的光束高透，而让偏离这一波长区域的光束变为 高反的光学膜片。
主要参数： 中心波长（峰值波长）； 中心波长处的透过率； 通带宽度：透射率降为峰值透过率一半的波长宽度。
两种典型结构： 1）由一长波通膜系和一短波通膜系的重叠带波段形成的通 带。其特点为较宽的截止带和较深的截止度，但不易得到窄 的通带宽度。 2）Fabry-perot（F-P）干涉仪式的滤光膜系。其特点为可得 到很窄的通带宽度，但截止带也较窄，截止度也浅。
2 2 arcsin(1 R )
0 m
2R
中心波长的峰值透射率：
Tmax
T1T2 (1 R)2
当反射膜没有吸收、散射损失，而且反射膜是完全对称时， 滤光片的透射率和光洁基板一样高。
当反射膜有吸收、散射损失时，假定反射膜是完全对称时，
Tmax
T12 (1 R12 )2
(T12
T122 A12 )2
12
光信息专业实验说明：波分复用器
光信息专业实验说明：波分复用器一、实验目的和内容：1.了解波分复用技术和各种波分复用器件的工作原理和制作工艺；2.认识波分复用器的基本技术参数的实际意义，学会测量插入损耗，隔离度，偏振相关损耗等；3.分析测量误差的来源。
二、实验基本原理：波分复用技术（WDM）波分复用技术就是在单一光纤内同步传输多个不同波长的光波，让数据传输速度和容量获得倍增，它能充分利用单模光纤的低损耗区的巨大带宽资源。
在发送端经复用器(亦称合波器) 将不同规定波长的光载波汇合在一起，并耦合到同一根光纤中进行传输；在接收端，经解复用器(亦称分波器)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。
图1 波分复用系统图波分复用系统最大的优点是节约光纤。
它将原来需要多对光纤承载的系统复用在一对或一根光纤上传输，大大节约光纤的用量，对于租用光纤的运营商更有吸引力；其次ＷＤＭ系统结合掺铒光纤放大器，大大延长了无电中继的传输距离，减少中继站的数目，节约了建设和运行维护成本；波分复用通道对数据格式是透明的，即与信号速率及电调制方式无关，可以承载多种业务，在现在多业务需求的运营环境下很有竞争力；利用ＷＤＭ技术选路来实现网络交换和恢复，从而可能实现未来透明的、具有高度生存性的光网络。
根据我国实际应用情况，1310/1550nm两波复用扩容系统，980/1550nm、1480/1550nmEDFA 泵浦合波系统，1510/1550nm、1650/1550nm监控信道合波系统的使用都很广泛。
目前多波长波分复用器一般研制的产品都在1550nm区域，这是由于掺铒光纤放大器的需要，也是因为光纤在1550nm区域具有更小的损耗。
一个16路密集波分复用（D WDM）系统的16个光通路的中心频率（或中心波长），信道间隔为100GHz，0.8nm。
为了确保波分复用系统的性能，对波分复用器件提出的基本要求包括：插入损耗小，隔离度大，带内平坦，带外插入损耗变化陡峭，温度稳定性好，复用通路数多，尺寸小等。
干涉滤光片的作用原理
干涉滤光片的作用原理
干涉滤光片是光学领域中常见的一种光学元件，其作用原理主要是利用干涉原理干涉薄膜反射光和透射光，实现光波的分离和损耗。
具体来说，干涉滤光片的作用原理可以分为以下几个方面：
1. 反射作用：干涉滤光片的反射率与入射角度有关，反射光强度随着角度的增加而减小。
这是因为多层膜的光程差随着入射角度的变化而改变，从而影响反射强度。
2. 透射作用：干涉滤光片的透过率也与入射角度有关，透射光强度随着角度的变化而异。
光束进入多层膜，一部分被反射，部分被折射，同时在膜层中被反射和干涉。
当膜厚等于波长的一半时，反射和干涉光波的相位相反，导致透过光南补，从而实现波长选择性。
3. 偏振作用：干涉滤光片还具有一定的偏振作用，可以实现对光线的偏振处理。
特别是针对光学系统中入射光线的偏振处理，这种镀膜可以大幅度抑制垂直于光面偏振光的反射和透射，进而起到过滤和保护光源的作用。
总体来说，干涉滤光片通过利用多层膜干涉和反射来实现对光线的分离和偏振处理，是一种重要的光学元件。
其在光学成像、光通信、光电显示等领域均有广泛的应用。
第六章 DWDM(WDM)光传输网络
OMT
(a) 点到点WDM系统
OMT
(b) 点到点具有分插/复用的WDM系统 OADM
OADM
OXC
OXC
OADM OADM OXC
OXC
OADM
(c) 环状及网状结构的WDM系统
由点到点传输系统向WDM光网络的演进
1、DWDM的现状和发展 利用TDM技术,已经可以实现40Gbit/s的 SDH商用系统，但受电子器件发展和光纤 偏振模色散（PMD）的限制，要实现更高 比特率的系统非常困难 人们开始研究光机制下的复用技术，即 波分复用技术（WDM），使得一条光纤 芯上可以同时传输多个波长 目前，商用DWDM系统已达 32(40)×2.5Gbit/s、32(40)×10Gbit/s
①交叉增益调制SOA型全光波长 变换器
λs
λc
同向传输
信号光（波长为λs）和连续光（具有变换所需要 的光波长λc）入射到SOA上。 当信号光为“1“码时，其功率使S0A达到饱和， 这时对连续光的增益很小。 而当信号光为“0”码时，SOA不出现饱和，这时 对连续光的增益很大，即SOA的增益随信号光 “1”，“0”码的变化而变化。 通过SOA增益的变化使信号光的信息加载到连续 光的振幅上面。在输出端，用光滤波器滤出λc， 就达到波长变换的目的。
⑤最小边模抑制比 SMSR=10LgP1/P2>30dB ;P1/P2=1000
P1为主纵模的平均功率 P2最显著的边模的平均功率 ⑥最大-20 dB宽度(相当于 LD光谱宽度)最大-20dB 带宽为:λ1-λ2
P2 P1
⑥激光器波长稳定与控制
2.光波长转换单元OTU
OTU（optical transponde unit）是把某一波长的 输入光信号变换为另一个或是同一个波长的输出光 信号的功能单元。
光滤波器的介绍
光滤波器的概述 光滤波器的理论基础
光滤波器的类型
光滤波器在光通信网中的应用
光滤波器是用来进行波长选择的仪器，它可以从 众多的波长中挑选出所需的波长，而除此波长以 外的光将会被拒绝通过。它可以用于波长选择、 光放大器的噪声滤除、增益均衡、光复用/解复 用。
光滤波器与电域的滤波器比较十分相似，按照 选频特性也可分为带通滤波器，带阻滤波器，低 通滤波器，高通滤波器以及梳指（interleave）形 滤波器。
光通信网络基本结构
发送接收
• 信号激光器 • 光调制器 • 光电探测器 • 锁波器 • 光发送摸块 • 光接收摸块 • 光收发摸块
波分复用
• 薄膜滤波器 • 光纤光柵 • 列阵波导光柵 • 全息光柵 • 光环行器 • 光交错复用器 • 分波/合波摸
增益放大
• 光纤放大器 • 光隔离器 • 分路耦合器 • 泵浦激光器 • 光增益平衡器 • 光衰减器 • 半导体光放大
光滤波器的概述光滤波器的概述11光滤波器的概述光滤波器的理论基础光滤波器的理论基础22光滤波器的理论基础光滤波器的类型光滤波器的类型33光滤波器的类型光滤波器在光通信网中的应用光滤波器在光通信网中的应用44光滤波器在光通信网中的应用光滤波器是用来进行波长选择的仪器它可以从众多的波长中挑选出所需的波长而除此波长以外的光将会被拒绝通过
利用光的衍射实现的光滤波器： 传统光栅：传统光栅滤波器是利用入射光入射到光栅 表面时，不同波长的光衍射角不同来实现滤波的，这种类 型的滤波技术比较成熟，并在光信息处理、可协调激光器 等诸多领域得到广泛应用。
光纤光栅：光纤光栅滤波器是一种光无源器件，利用 光纤材料热敏性，在纤芯内产生沿纤芯轴向的折射率周期 变化，从而形成的窄带滤波功能。
薄膜多腔滤光片型梳状滤波器的设计
"* 设计原理
使用固体间隔层制作薄膜法布里 珀罗滤光片
3 期N N N N N N N N N N N N N 陈海星等： N 薄膜多腔滤光片型梳状滤波器的设计N N N N N N N N N N N N N N
薄膜多腔滤光片型梳状滤波器的设计
陈海星* 顾培夫* 李海峰* 章岳光* 沈伟东
（ 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室，杭州 $(!!"+ ）
摘要： * 介绍了一种通过使用多个薄膜法布里 珀罗滤光片的叠加来实现密集波分复用中使用的梳状滤波器的设 计的新方法。采用间隔层为熔融石英的薄膜法布里 珀罗滤光片作为基本结构的光学梳状滤波器可以比较容易地 控制各腔的厚度， 因而能精确地达到波分复用系统中波长间隔非常窄的要求。分析了如何确定间隔层厚度和各法 布里 珀罗腔的反射镜的反射率以及它们之间的匹配问题， 最后给出了与设计吻合较好的实验结果， 制作的梳状滤 波器在 , 波段的信道间隔为 (!! -./， 相邻通道窜音小于 0 "’ 12， 最小插入损耗约 0 !3 ’ 12。 关键词： * 薄膜光学； 梳状滤波器；法布里 珀罗腔； 密集波分复用 中图分类号：4’5’3 ’ 6 )"00’/6, 2.,60(3) *+ ,-.,("),/0’1 "/0,(1,’7,(
!"#$ 8 59, 69’(’60,(":’0"*/ *+ ’ 2"/#1, 69’//,1
这是由几方面的原因引起的： 首先， 作为间隔层材料 的熔融石英的厚度是一个很重要的参量， 而实际加 工的精度 使 得 厚 度 值 和 理 论 设 计 肯 定 有 偏 差， 按 ; <$ 8 => 处 带 宽 要 求 在 <$ ?@ /)，中 心 波 长 为 ?88< /)计算， 由 （?） 式得到间隔层厚度误差须控制 在 A B$ 48C。 所以实际测试曲线会因间隔层的厚度 误差而与设计产生偏离。其次， 测量时， 由于光路调 整的误差， 使得入射光束不是正入射而是以微小的 角度入射到薄膜梳状滤波器的表面， 这样有效厚度 实际也变小了， 因此， 中心波长也会朝短波方向偏 离。最后， 由于间隔层材料熔融石英的色散存在 （ 其 在 ?$ 8% !) 处 为 ?$ 444@D !)， ?$ BB !) 处 为 ?$ 44@BD !)） ， 因而随波长的增大， 间隔层的实际光 学厚度变小， 透射光谱也随着波长的增加朝短波方 向移动， 虽然这种色散引起的波长偏移可以通过调
论CWDM与DWDM
在利用 多层干涉薄膜 滤光片构成的滤
波器 中 多层干涉薄膜滤光片与光纤准直
起 ．如图 １ 所示 ． 是典 型的三
总容量遮 ６ Ｔ ／ ，创造了传输总容量新 器组装在 ３ｂ ｓ
复使 用的关键 技术 ．在光纤的 巨大带宽资 的世界记录 揭示了ＷＤ Ｍ技术的 巨 发展 端 口器件 该 器件允许一个特定通 道波长 源 （ ５０ Ｇ ｚ 由 ＥｌＭ（ 约２０ ０ Ｈ ） ｌ ｂ 电时分复 用１ 技 潜 力 现在 ／ 但在光通信 主干 网中／ 、 、
度光学装配过 程 ．提高 了产 量。反之 ．如 腔来设计 多层干涉膜滤光片 如图 ３所示 ． 了。因为 果不采 用这 种级联组装方式 ，那么就不可 多层干涉膜 的低 折射率膜层材料 是 Ｓ Ｏ ｉ
来业 务对通信带宽的要求十分迫 切。 显然
现有白透信 网已满足不 了这种要 求 扩大 室完成 了３２ｂ ｓ８ ０ ｂ ｓ传 输４ ｋ 特性参数都很好． 勺 Ｔ ／ ｌ０ ｘ４ Ｇ ／ １ ０＇ ｒ 譬如偏振相关损耗小 色
网络 容量已成为 网络营运者的 当务之急 目前 的试验 ．贝尔实验室宣布两项新成就 １ 散小和偏振模色散小等。 多层干涉膜滤波技 在众 多扩客 手段 中 由于 ＷＤ 采 用单波长在一根光纤上 １０ ｂ ｓ Ｍ ６ Ｇ ／ 的速 术 广泛 应 用干 Ｄ Ｍ组件 中 ． 且是 Ｃ Ｍ ＷＤ 而 ＷＤ 率传输信息 ２ 在童根光纤的 １２ 个波长 组件迄今为止唯一有实用价值的选择。 １ ０２
信．图所．种标器级 号如２示这用准件联 一
４ ８
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维普资讯
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干涉滤光片
干涉滤光片的设计与制造实验报告班级：姓名：学号：一、玻璃(折射率为1.52)表面制备ITO 薄膜(折射率为1.9)，当薄膜光学厚度为0λ/4(0λ取500nm)时，理论计算ITO 薄膜在0λ处的透过率，并判断该薄膜是增透膜还是增反膜。
1、薄膜在0λ处透过率的计算讨论光线正入射,各介质吸收系数k=0的情况,图1 薄膜透过率计算光路图πλλπλπδλλ=∙=∆==∙==∆22224222101nh n 上表面的光程差光线在介质、由于光线正入射且不考虑介质吸收率，故在薄膜n 1上表面的反射系数r 1,玻璃基板n 2上表面的反射系数r 2计算公式如下：1711952.19.152.19.1,2999.119.112121101021=+-=+-=-=+-=+-=n n n n r n n n n r依据单层膜反射率计算公式：2211222212122cos 12cos r r r r R r r r r δδ++=++1660.0,21==R r r 代入得，将πδ8340.0-1==R T1n 2n r 1 r 22、薄膜功能判断1)对比不镀膜的情况若未向玻璃基板上镀ITO 薄膜，则玻璃基板表面的反射系数为631352.1152.112200-=+-=+-=n n n n r ，由于光线正入射，故玻璃表面反射率为0426.0)6313(|r |22===R ,小于镀膜时的反射率0.1660，故该模型中ITO 薄膜为增反膜。
2）从薄膜表面光线的干涉情况考虑：由于n 1>n,,故光线1在薄膜与玻璃的界面反射时产生半波损失，所以1、2光线在薄膜上表面的实际相位差为πππδ2'=+=，这表明，1、2光线在薄膜表面经干涉加强，即薄膜表面反射光加强，这是增反膜的原理。
二、简述窄带滤光片的作用及工作原理并设计如下滤光片(给出膜系结构及设计曲线)：入射介质0n ＝1；出射介质g n ＝1.52；入射角0θ＝︒0；中心波长0λ＝450nm ，中心波长透过率大于85%，透射光谱的半宽度小于50nm 。
城域CWDM系统的关键器件
第32卷第3期电子科技大学学报V ol.32 No.3 2003年6月 Journal of UEST of China Jun. 2003城域CWDM系统的关键器件杨拥军*陈福深(电子科技大学宽带光纤传输与通信系统技术国家重点实验室成都 610054))【摘要】介绍了光器件在粗波分复用系统中的应用，并与密集波分复用器件进行了比较，论述了这些器件在城域粗波分复用系统中的应用优势，指出该器件的进一步研发方向。
关键词粗波分复用; 城域网; 密集波分复用; 光器件中图分类号TN929.11 文献标识码 AKey Devices of CWDM System in MANYang Yongjun Chen Fushen(State Key Laboratory of Broadband Optical Fiber Transmission and Communication Networks, UEST of China Chengdu 610054)Abstract This paper introduces the applications of optical devices in coarse wavelength division multiplexing system, comparing with that of dense wavelength division multiplexing system, obtains the advantages over coarse wavelength division multiplexing system, points out the RD direction further of coarse wavelength division multiplexing device at last.Key words coarse wavelength division multiplexing; metropolitan area network; dense wavelength division multiplexing; optical device粗波分复用(coarse wavelength division multiplexing，CWDM)技术和密集波分复用(dense wavelength division multiplexing，DWDM)技术同是波分复用(wavelength division multiplexing，WDM)技术的一种形式，但其波长间隔较大，达到20 nm，全波段上可以容纳16个波长进行通信[1]。
DWDM中窄带F-P型薄膜滤光片的设计(不带翻译)
目录摘要 (X)ABSTRACT (XI)引言......................................................................................................... X II 第一章绪论 . (1)1.1DWDM中薄膜滤光片的历史背景和研究现状 (1)1.1.1历史回顾 (1)1.1.2研究现状 (2)1.2DWDM中薄膜滤光片研究的意义及前景 (4)第二章光学薄膜特性的理论计算 (6)2.1偏振光和部分偏振光 (6)2.2 P偏振和S偏振 (7)2.3单层薄膜的干涉原理 (7)2.4单层薄膜的反射率 (8)2.5多层薄膜的反射率 (13)第三章F-P型薄膜滤光片的设计 (16)3.1干涉滤光片 (16)3.2F-P腔以及它为何具有频率选择性 (17)3.3密集波分复用（DWDM）干涉滤光片的设计要求 (17)3.4基板和薄膜材料的选择 (19)3.5DWDM窄带F-P薄膜滤光片的设计 (20)3.6DWDM窄带F-P薄膜滤光片的寻优设计 (23)3.6.1对称周期膜法 (23)3.6.2主体参数寻优法 (25)3.6.3结论 (26)第四章总结 (27)致谢 (29)参考文献 (30)摘要随着密集波分复用技术的发展，滤光片做为其中很重要的一种光学器件其技术也得到了突飞猛进的发展。
本文将会介绍密集波分复用系统中窄带F-P薄膜滤光片的设计。
首先介绍了DWDM系统中窄带F-P薄膜滤光片的历史背景和研究现状以及发展前景。
作为背景知识，介绍了光的传输矩阵，光的偏振状态，干涉滤光片，F-P腔的工作原理，DWDM系统对薄膜干涉滤光片的基本要求，为了满足设计要求一方需要精心选择基板和薄膜材料，另外一方面要寻找性能优良的膜系。
接下来，先给出了几种常见的膜系结构，然后通过MATLAB仿真得出其透射曲线。
通过其透射曲线分析得出设计滤光片的的几条结论。
WDM中的滤波技术及器件
DWDM系统中，信道间距小，各个光通道的波长稳定 性极为重要。ITU-T G.692规定了DWDM系统中每通道 允许的波长最大偏移量小于1/5通道间隔。
DWDM系统中使用的主要为DFB激光器，激光器管芯 的温度变化会引起材料折射率及腔长的变化，引起激光 器的波长变化；激光器的老化同样会引起激光器的波长 漂移，有必要采用外部波长基准锁定激光器的波长。 激光器波长的稳定技术就分基于温度反馈的波长控制技 术和基于波长反馈的波长控制技术。
介质薄膜滤波器(TFF) 基于薄膜滤光片的器件可广泛用于多信道复用与解复 用器以及光分插复用器(OADM)，同时还被广泛应用 于光纤放大器的增益平坦、频带分割、C通道和L通 道的分离、泵浦光的合波、波长监控和锁定等等。在 新近出现的CWDM和BWDM网络中，薄膜滤光片技 术是迄今为止唯一有实用价值的选择。信道间隔每压 窄一半，就要多镀上百层薄膜，容易造成局部薄膜厚 度与密度波动产生的缺陷增加，成品率下降，价格上 升，所以做到100GHz以下很困难。 采用了微等离子体镀膜技术，介质膜窄带滤光片的光 学性能有了很大改善，工艺也较为成熟。透过率高， 带宽窄，中心波长温度系数可小于3pm/°C。
频率(THz) 波长(nm) 频率(THz) 波长(nm) 频率(THz) 波长(nm) 196.100 1528.77 194.800 1538.98 193.500 1549.32 196.000 1529.55 194.700 1539.77 193.400 1550.12 195.900 1530.33 194.600 1540.56 193.300 1550.92 195.800 1531.12 194.500 1541.35 193.200 1551.72 195.700 1531.90 194.400 1542.14 193.100 1552.52 195.600 1532.68 194.300 1542.94 193.000 1553.33 195.500 1533.47 194.200 1543.73 192.900 1554.13 195.400 1534.25 194.100 1544.53 192.800 1554.94 195.300 1535.04 194.000 1545.32 192.700 1555.75 195.200 1535.82 193.900 1546.12 192.600 1556.55 195.100 1536.61 193.800 1546.92 192.500 1557.36 195.000 1537.40 193.700 1547.72 192.400 1558.17 194.900 1538.19 193.600 1548.51 192.300 1558.98 频 率 间 隔=100GHz 波 长 间 隔 约 0.8nm 192.200 1559.79
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比较有效的。 为了便于分析， 先写出滤光片的典型设计： % # $ # ］ ［ （S ） （ （L R ! L . S） S） L ! N 或 # $ # $ # < " " （ . . … （S ） （ （L （L R ! L . S） S） L. S） S） L ! N， ） （ " % # （ $ （ # ］ ［ （ ） ） ） 或 R ! S L S. L SL S L ! N # $ # # < （ " （ " （ . （ . … （ ） ） ） ） ， R !S L S. L SL S S. L$ SL S） L ! N ） （ . 然后来讨论对称周期膜设计方法和滤光片主体参数 寻优方法。 ）对称周期膜法 " 若把 （ ） 式和 （ ） 式最靠近空气入射媒质 N 的 " . 低折射率膜 L 去 掉， 上述膜系便成为对称周期结 构， 因此可以方便地算出不同 #、 $ 和 % 下的等效 折射率&。作为例子， 设 （ ） 式和 （ ） 式中的 % T# ， " . ， ， 则计算得到 !ST . 2 < A < !LT" 2 ! $ > ! A A <8 ,， < T" 中心波长上两种设计的 & 值列于表# 。 % & / 0 1 # 2U 9 * ? & 0 1 8 5 * 8 @ 1 ;4 6 ) , , 1 5 3 * 7 & 0 1 3 * 4 @ ) V W + " "" "" "" "" " " "" "" "" "" "
) 引
言
随着密集型波分复用 （-.-/） 技术的发展， 对 密集型波分复用系统的薄膜干涉滤光片提出了越来 越高的要求。这种滤光片不仅要求通带窄、 矩形度 高、 通带波纹小、 损耗低， 而且要求温度稳定性极好， 甚至对群延迟的平坦性也提出了要求。 在波分复用技术中， 用超窄带的薄膜干涉滤光
［ ］ ) 片来实现分波和合波 ， 这些称之为密集型波分复
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用的干涉滤光片， 无论在设计、 制备还是测试等方面 都具有极高的难度。 目前， 这种密集型波分复用滤光片的设计还是
［ ］ " 基于传统的法布里 珀罗型干涉滤光片 ， 所不同的 ［ ］ $ 只是要求其通带窄、 矩形度高 、 通带波纹小、 损耗 ［ ］ ( 低、 特性稳定 。此外， 随着传输速率的提高， 对群 ［ ］ # 速度延迟的波纹也提出了要求 。对用于传输速率
在通常情况下， 滤光片中心波长的漂移主要是 由薄膜的聚集密度决定的， 而且吸附水汽的折射率 ［ ］ $ 温度系数对波长热漂移也起着重要的作用 。如果 薄膜的聚集密度达到 " ， 则潮气吸附引起的波长漂 移可忽略不计， 而温度引起的薄膜材料的线膨胀和
7 4 1 6 6 * 7 * 1 8 5 4 6 0 * 8 1 & 3 = > = " （ 1 ; & 8 ) * 4 8 !" < - ） + D # D F " < " " < " " " < " . >
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1. 光无源器件的配件：YVO4 波片、PbMoO4 波片、石英波片、双折射楔角片和 分束片等。 2. 激光晶体：Nd：YVO4 、Nd:GdVO4 等。 3. 各种薄膜产品：各种波长的高效减反射膜 、各种波长的高反射膜 、各种波 长的偏振膜、各种特征波长的抗激光膜、可见光谱区的半透半反膜等。 4. 传统光学产品：滤光片、反射镜及各种棱镜、透镜及平镜等。 业务联系电话：0591-3709622、3709621 传真：0591-3709620 公司地址：福州市洪山科技园 12 号楼福州 203 信箱（350002） 联系人：吴陈仁 主 电子邮件：sales2@
> . 单层膜的应力值约为 " 而单层 C % & J <Q ! ,， * J . A . 膜的应 力 比 高 折 射 率 材 料 约 高 一 个 数 量 级， 所以 膜是密集型波分复用滤光片应力的主要来源。 C * J .
在设计中必须考虑这些因素， 采取适当措施， 以降低 不利因素的影响， 如间隔层选用高折射率材料等。
与理论设计结果相比较， 通常 !!C 会减小， 会 !" #L M #L M 增加， 所以矩形度的实际结果总是大于设计结果， 具 体数值视膜厚控制水平和其他工艺水平而定， 况且有 些应用场合的通带宽度是定义在! 取值的。 4 $L M ）通带波纹和损耗应该考虑到滤光片是胶合 $ 的还是以空气为入射媒质。
在设计时， 主要考虑以下因素： ）设计中心波长时要考虑滤光片的使用角度。 ) ）矩形度 实际制备的结果 " " 的设计比较复杂，
!高等学校重点实验室访问学者基金资助课题。 ： 7 % 8 9 : ; = > : ? = "@ A B 8 9 : ; C D A 8 < 3 收稿日期： ；收到修改稿日期： " ! ! ) % ! E % ! $ " ! ! ) % ) ! % ! (
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福州通产光电技术有限公司(TCT)系一家专业从事光学晶体和传统光学元件 加工及光学镀膜业务的高科技光电子企业，现有厂房面积 2800 多平方米。TCT 公司在管理经营上与国际接轨，建立了完善的质量管理体系组织结构,通过了 ISO9001：2000 质量管理体系认证. TCT 公司汇聚了一批高级专业人才并聘请福州大学、 长春光学精密机械研究 所、华中科技大学教授和专家为顾问，由此构成了公司发展的原动力，组成了强 大的研发、生产及加工队伍，以及完善的管理、销售及服务系统。 TCT 公司拥有高性能的光学冷加工设备和性能一流的真空镀膜机以及用于特 性检验和质量检测的高精度检测仪器。公司能够承接 YVO4, LiNO3, PbMoO4 等光 学晶体以及透镜、棱镜和平镜等传统光学元件的加工和镀膜业务，可以满足客户 的需求，生产各种规格的产品。
密集型波分复用薄膜干涉滤光片的设计 !
顾培夫 白胜元 李海峰 章岳光 刘 旭 唐晋发
（浙江大学现代光学仪器国家重点实验室，杭州 $ ） ) ! ! " ’
摘要： 介绍了波分复用系统对薄膜干涉滤光片的基本要求， 为了满足这些要求， 一方面需要精心选择基板和薄膜 材料， 另一方面要寻找性能优良、 制造容易的膜系。文中提出了二种适宜于设计这种滤光片的方法。 关键词： 密集型波分复用；薄膜干涉滤光片；膜系设计 中图分类号： * + " ! " 文献标识码： ,
" 密集型波分复用干涉滤光片的设计 要求
表) 给 出 了 ( 、 、 ! !0 5 6 " ! !0 5 6 ) ! !0 5 6和 四种最重要的滤光片的特性要求。这些要 # !0 5 6 求已能满足解复用合波器的使用要求。
为 和( 群速度延迟应分别 ) !0 1 ! 2 !0 1 ! 2的滤光片， * 9 1 ; > ) C* @ >3 > F ? A F 8 9 G D > A ?-.-/: G B > F ? > F > G D > ? : ; B > F 2
小于) 。为了达到这些要求， 膜系常采 !3 2和" 4 #3 2 用多腔干涉滤光片， 其层数多达) 甚至接 # !层左右， 近" 应力小、 稳定性 ! !层。这就要求膜层损耗低、 高， 并对折射率温度系数和热膨胀系数等方面的性 能提出了要求， 为此， 对薄膜和基板材料增加了非常 苛刻的限制。 本文讨论对称周期设计和主体参数寻优两种方 法， 这两种方法对于密集型波分复用滤光片的设计 是比较行之有效的。