光通信波段微位移驅動光子晶體高精度可調濾波器

《光通信波段微位移驅動光子晶體高精度可調濾波器》是依託太原理工大學，由楊毅彪擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：光通信波段微位移驅動光子晶體高精度可調濾波器
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：楊毅彪
• 依託單位：太原理工大學

項目摘要

波分復用技術的套用在提高光通信容量的同時，也對光網路的監測模組OPM提出更高的性能需求。濾波器作為OPM中波長分離的關鍵部件可採用衍射光柵或可調諧光濾波器，要求具備低吸收和高精度窄帶濾波特點。採用光子晶體可調諧濾波器能夠有效提高檢測精度、減小體積和光損耗。目前基於光子晶體的可調諧濾波器主要利用磁光、電光、熱光和光折變等效應調諧禁帶中缺陷模頻率，但存在調諧範圍小、調諧可控性差等問題。我們提出一種調節缺陷腔結構變化實現高精度大波長調諧範圍的光子晶體濾波器。建立微機械控制系統調節空氣缺陷層厚度和濾波器角度方案。研究缺陷層厚度和入射角度與共振模頻率位置及頻寬的關係，以滿足可控連續調諧和快速濾波的要求。通過研究介質膜層厚度的擾動對透射率的影響，設計對膜厚微擾不敏感的光子晶體結構以降低實際製備的難度。本課題研究適應未來光通道監測模組對可調諧濾波器的要求，對維護光網路的安全運行具有重要意義和實用價值。

結題摘要

該項目針對光子晶體可調諧濾波器的設計、製作和套用問題，深入探索了光子晶體的頻域疊加效應和共振隧穿效應對光子晶體濾波特性的調控功能，建立了光子晶體空氣厚度調諧和入射角度調諧的有效方案，研究了多個光子晶體疊加提升頻域寬度的有效途徑，為光子晶體濾波器在光纖通信和光通道性能監測等方面的套用以及頻域疊加效應研究提供了理論和實驗基礎。取得如下成果：（1）設計工作區域在近紅外各光通信波段可精細調諧的一維光子晶體濾波器結構，可實現雙通道以及多通道高精度調諧濾波，解決現有濾波器調諧非線性、半高寬不穩定等問題。（2）研究服從高斯分布的光子晶體膜厚微小漲落對禁頻寬度和位置的影響，並通過磁控濺射實驗製備光子晶體樣品，發現實驗結果和理論模擬具有一致性。為了降低膜厚微擾對納米光子器件性能的影響，提出一種厚度補償方案，可防止膜層厚度誤差的累積，獲得更穩定的光學性能。（3）通過分析計算壓電陶瓷和光電探測器的回響時間以及位移放大倍數對位移測量系統解析度的影響,搭建了基於位移放大的光干涉測量平台。基於橢圓極坐標模型，對壓電陶瓷的遲滯特性進行數學建模，研究前饋控制對壓電陶瓷遲滯非線性補償的影響，並構建基於遺傳算法的PID複合控制系統。項目研究期間，發表期刊論文28篇，其中SCI收錄17篇；申請發明專利19項，其中已授權4項；培養博士生2人，碩士生13人。