50G标准具型光梳状滤波器

武汉理工大学学士学位（论文）

设计(论文)题目: 50G标准具型光梳状滤波器（Interleaver）的设计 设计（论文）主要内容：

光梳妆滤波器因具有将输入的频率间隔变为两倍输出的强大功能，可以实现更加密集的波分复用，从而为光纤通信系统传输容量的的进一步升级带来了曙光。论文要求分析标准具实现梳状滤波的原理，并借助mathcad仿真计算，设计出比较优化的interleaver制作方案，最后制作出样品，对设计方案进行论证。

要求完成的主要任务:

1、查阅不少于15篇的相关资料，其中英文文献不少于2篇，完成开题报告。 2、研究各种光梳状滤波器的工作原理

3、提出比较理想的光梳状滤波器设计方案并成功实现仿真。 4、制作出光梳状滤波器样品并通过实验验证样品的可靠性。 5、完成不少于5000字的英文文献翻译。 6、完成毕业设计论文。

必读参考资料：

1、标准具型interleaver的性能研究。 2、

指导教师签名： 系主任签名： 院长签名(章)____________ _

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武汉理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告

1、目的及意义（含国内外的研究现状分析） 随着国民经济的增长，信息通信呈爆炸式的发展,语音、图像、数据的信息交流的日益增多,尤其是因特网的广泛应用,给目前的通信网络带来极大的压力，人们对宽带通信的要求不断提高, 增大通信网络的传输容量已刻不容缓。 现阶段，扩大光纤通信容量的主要技术方案有电时分复用(ETDM )、光时分复用(OTDM )、波分复用(WDM )、光孤子等。其中,ETDM 技术方案的实用化水平已达到10Gb/s,由于受电子器件处理速度的限制, 很难实现大于20Gb/s 的商用ETDM; TDM 和光孤子技术对扩大光纤通信容量具有极大的潜力, 但因其涉及的技术很复杂, 关键技术还有待解决尚未达到实用化; 现代高速大容量光纤通信系统的潮流是利用密集波分复用（DWDM）技术扩大光纤通信系统容量。 目前密集波分复用(DWDM )系统已广泛应用于长途干线、城域网，并扩展至接入网。随着密集波分复用技术的进一步发展，光纤中传播的波长间隔也越来越小,对带宽的需求也越来越大。为了满足迅速增长的带宽需求，更有效地使用当前技术成熟的掺铒光纤放大器(EDFA)的增益带宽，密集型波分复用(DWDM)系统必须提供更多的复用波道数，由此波道间隔变得越来越窄。采用镀膜工艺生产的介质薄膜滤波器件是性能良好的窄带滤波器, 具有透射谱顶部较平、相邻信道和非相邻信道隔离度高、插入损耗较小以及温度稳定性好等特性。但是镀膜工艺很难将介质薄膜型器件的信道间隔做到50GHz 以下, 因为信道间隔压窄一半, 就要多镀上百层薄膜, 蒸镀误差增加, 成品率下降, 产品价格上升,不能满足市场需求。于是，一种新的器件----光梳状滤波器(Interleaver)被提上日程,，这种器件可以将输入的波长间隔变为两倍输出，这样它回避了传统镀膜工艺的局限, 以奇偶信道交叉复用方式压缩了信道间隔输出光, 从而提高通信的容量,使系统升级。 Interleaver的结构简单、设计方便、灵活，加工工艺比较成熟，通过优化设 计和精细加工，各项性能指标良好、稳定，器件尺寸小巧,是目前用于实现窄通道 频率间隔器件的理想选择。它的出现减轻了现有的DWDM器件解复用对波长间隔要 求的负担，提高系统传输容量，同时避免器件技术的过分复杂和成本太高，给50 GHz及以下信道间隔的密集波分系统的成熟和商用化带来了曙光。

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2、基本内容和技术方案 基本内容: 一、介绍选题背景，简述DWDM技术概况和interleaver技术的研究意义。 二、研究各种光梳状滤波器的工作原理。 三、详细分析标准具型Interleaver的滤波原理，根据mathcad仿真结果寻找最优设计方案。 四、根据设计方案制作出interleaver样品，通过实验对设计方案进行论证。 五、作出总结。 技术方案： Interleaver的基本工作原理是双束光或者多光束的干涉， 由于干涉产生了周期性的原来信号波长重复整数倍的输出，通过控制干涉的边缘图案就可以选择合适的频率组输出,即通过控制两束光的光程差或是相位差来实现梳状滤波,其工作示意图如下。 λ1，3 λ1，2，3，4 Interleaver 解复用器 λ2,4 解复用器 图1 Interleaver工作示意图 标准具型结构Interleaver由C.L.i等人在迈克尔逊G-T干涉仪型和晶体双折射Interleaver工作原理基础上提出(结构如下图),其基本原理是利用光的多光束干涉和偏振干涉实现梳状滤波,是当前interleaver的研究趋势。一种新型的BGTI设计方案如图2.7所示，该结构只采用了一个GTI，光入射后被起偏分束器分成两束线偏振光，这两束线偏光进入同一个G-T腔，其中S分量和P分量在腔的界面上发生干涉，实现滤波功能。

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环形器输入 G-T腔 输出光11/2波片 1/4波片 1/8波片 输出光2 透镜 图2 具有两个GTI的标准具型Interleaver 3、进度安排 第1—3周, 查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究光梳状滤波器所需的理论知识,。并查阅相关资料,确定方案，完成开题报告。 第4—7周,深入学习DWDM和interleaver的相关理论知识,为论文的撰写和方案的设计做准备。 第8—10周,提出设计方案,并通过mathcad软件对设计方案进行模拟仿真。 第9—13周, 根据设计方案,在公司相关条件的允许下制作出样品,并对样品进行测试,得出实验结果进行分析,并对不足之处进行相应的改进,制作出较优化的样品。 第14—15周, 完成并修改毕业论文。 第16周,准备论文答辩. 4、指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日

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目 录

摘 要 .................................................................... 7 Abstract ................................................. 错误！未定义书签。 1 绪论 ................................................................... 8

1.1 光纤通信发展概况 ................................................. 8 1.2 密集波分复用技术简介 ............................................. 8 1.3 光梳状滤波器的技术特点和应用前景 ................................. 9 1.4 本文研究的主要内容 .............................................. 10 2 Interleaver的基本滤波原理和研究现状 ................................... 10

2.1 交叉滤波原理 .................................................... 10 2.2 Interleaver研究现状 ............................................. 11 2.3 Interleaver的研究方向 ........................................... 16 3 标准具滤波原理分析 .................................................... 17

3.1 多光束干涉基本原理 .............................................. 18 3.2 偏振光干涉基本原理 .............................................. 19 3.3 双折射G-T腔滤波原理 ............................................ 21 3.4 本章小结 ........................................................ 24 4 设计方案的mathcad仿真分析 ............................................ 24

4.1 mathcad软件简介 ................................................ 25 4.2 Interleaver的参数说明 .......................................... 25 4.3 G-T腔交叉滤波的仿真实现 ........................................ 27 4.4 方案设计与可行性研究 ............................................ 28 5.5 本章小结 ........................................................ 32 5 50G标准具型Interleaver的实现方案研究 ................................. 33

5.1 实现方案研究 .................................................... 33 5.2 元件参数设计 .................................................... 35 5.3 样品制作过程中需要考虑得几个关键问题 ............................ 39 5.4 本章小结 ........................................................ 40 6 Interleaver样品的测试与分析 ........................................... 41

6.1 测试原理 ........................................................ 41 6.2 测试结果 ........................................................ 41 6.3 测试结果分析 .................................................... 44 6.4 标准具型Interleaver的优越性验证 ................................ 46

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