斜入射時薄膜濾光系統(tǒng)的分析與優(yōu)化.pdf

1、薄膜窄帶濾光片是一種應(yīng)用廣泛的光學器件，隨著光纖通信器件朝著可調(diào)化發(fā)展，光學薄膜濾光片在光纖通信系統(tǒng)中起著越來越重要的作用。在可調(diào)化器件中，薄膜濾光片需要用在傾斜入射的狀態(tài)。當光傾斜入射時，由于兩個偏振狀態(tài)(S偏振和P偏振)的反射率、透射率和相位移動不同，因此在反射光和透射光中會產(chǎn)生偏振效應(yīng)，在許多情況下，這種偏振效應(yīng)是必須消除或減少的。此外，實際的光通信系統(tǒng)中最常見的傳輸光束為高斯光，由于準直系統(tǒng)的非理想性以及高斯光束的衍射發(fā)散，薄膜

2、濾波器在傾斜入射應(yīng)用時會出現(xiàn)濾波曲線帶寬展寬，矩形度變差，插損增大的情況。但目前TFC等膜系設(shè)計軟件并不考慮光源的形式，僅僅將入射光假設(shè)為平面光，模型并不能仿真出薄膜濾光片實際使用的性能。目前光學薄膜領(lǐng)域的斜入射研究十分活躍，消偏振技術(shù)已用于100 GHz的薄膜中，本文在總結(jié)前人成果的基礎(chǔ)上對膜系進行改進設(shè)計并鍍制了50 GHZ消偏振薄膜。實驗結(jié)果表明，實際鍍制結(jié)果與理論計算結(jié)果基本吻合，產(chǎn)生的誤差在允許誤差(±5％)的范圍內(nèi)，完全滿足

3、指標，驗證了中間折射率腔的方法同樣適用于50 GHz光學薄膜中。此外，本文利用角譜衍射理論建立高斯光入射薄膜的仿真模型，定量分析了高斯光通過薄膜濾光器時的濾光特性，從理論上解釋了濾光特性惡化的原因，改進了當前膜系設(shè)計軟件模型的不足，并得到解決這一問題的方案。
　　本文的主要工作包括：
　　1.通過對F-P型多腔窄帶濾光片的結(jié)構(gòu)及特性的研究，對現(xiàn)有的兩個折射率不同的光學薄膜窄帶濾光片進行了模擬計算，從理論上介紹了濾光片偏振分離

4、的原因。
　　2.在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，運用TFC軟件設(shè)計了三腔50 GHz濾光片，使用中間折射率腔的消偏振方案，成功制備出了大角度入射下偏振不分離的濾光片。
　　3.針對消偏振濾光片在斜入射時插損變大，濾光曲線通帶展寬的情況，創(chuàng)新地運用傅里葉變換及角譜理論建立數(shù)學模型，對不同束腰的高斯光束斜入射到薄膜濾波器的濾光性能進行仿真，并通過實驗驗證了模型的準確性，改進了現(xiàn)有膜系設(shè)計軟件不考慮入射光形式這一弊端。提出高斯光束的遠場