基于液晶的非偏振依賴可調(diào)光學(xué)濾波器件研究.pdf

1、可調(diào)光學(xué)濾波器是一種能夠從寬帶光源信號(hào)中篩選出一定窄帶波長信號(hào)的光學(xué)器件，是實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用技術(shù)和未來全光通訊的核心部件之一。然而一般的可調(diào)濾波器光譜的邊緣陡峭度和頂部平坦度都不夠高，這已經(jīng)越來越不能滿足光通訊的要求?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展和信息量的迅猛增加對(duì)可調(diào)濾波器提出了更高的要求，尤其在光通訊中，為了減少出錯(cuò)率，要求可調(diào)濾波器輸出光譜的頂部平坦度和邊緣陡峭度越高越好，最好具有矩形化的波形。研究發(fā)現(xiàn)通過在邁克爾遜干涉儀中引入具有一定反射率的Gi

2、res-Tournois腔，可以得到矩形化較好的輸出波形。其原因是因?yàn)镚ires-Tournois腔的兩個(gè)表面都具有一定的反射率，使得光在經(jīng)過Gires-Tournois腔時(shí)，部分光線會(huì)被反射回去，從而在腔內(nèi)反復(fù)傳播而引起非線性的相位變化，通過設(shè)計(jì)合適的參數(shù)就可以得到矩形化效果較好的輸出波形。
　　目前用來調(diào)節(jié)邁克爾遜Gires-Tournois干涉儀型交錯(cuò)復(fù)用濾波器(MGTI)的中心波長的方法主要有:1）機(jī)械調(diào)節(jié);2）壓電陶瓷調(diào)

3、節(jié);3）聲光調(diào)節(jié);4）液晶調(diào)節(jié)等。這些方法都各有局限性，其中機(jī)械調(diào)節(jié)法很容易受外界機(jī)械振動(dòng)的影響而不穩(wěn)定，壓電陶瓷調(diào)節(jié)的功耗比較大，聲光調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大，液晶調(diào)節(jié)的功耗低，而且尺寸可以做的很小，不受機(jī)械振動(dòng)的影響，因而被認(rèn)為具有很大的潛力而受到廣泛的關(guān)注。但是液晶因其雙折射效應(yīng)，一般情況下對(duì)光具有偏振依賴性，這不是光通訊中希望發(fā)生的情況，因?yàn)楣庠诠饫w中傳播，其偏振態(tài)是不可預(yù)測(cè)的。本文的目的就是通過采取一些特殊的措施或者應(yīng)用特殊的液

4、晶材料來消除其對(duì)光的偏振態(tài)的依賴，從而消除基于液晶的可調(diào)濾波器對(duì)光學(xué)偏振態(tài)的依賴。本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:
　　1)基于雙層正交向列液晶對(duì)光的偏振方向不敏感的特點(diǎn)，用雙層正交向列液晶作為MGTI中相位可調(diào)元件，通過設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)得到了矩形化較好的輸出波形，分別模擬了s偏振光、p偏振光和非偏振光入射時(shí)在不同電壓下的輸出光譜，結(jié)果表明基于雙層正交向列液晶的MGTI可調(diào)濾波器對(duì)光的偏振方向不敏感。
　　2)實(shí)驗(yàn)和理

5、論研究了基于90°扭轉(zhuǎn)向列液晶的電光特性，結(jié)果表明當(dāng)施加的電壓超過閾值電壓3V以后，90°扭轉(zhuǎn)向列液晶對(duì)偏振光不再敏感。利用該特性，我們用它來取代MGTI中的相位調(diào)節(jié)部分，通過設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)得到了矩形化較好的輸出波形，分別模擬了入射光為s偏振光、p偏振光和非偏振光時(shí)在不同電壓下的輸出光譜，結(jié)果表明當(dāng)施加電壓大于3V后，基于90°扭轉(zhuǎn)向列液晶的MGTI具有非偏振依賴性。隨后我們還對(duì)三個(gè)關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)參數(shù)的誤差容忍度進(jìn)行了分析。