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【6h】

基于液晶的非偏振依赖可调光学滤波器件研究

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可调光学滤波器是一种能够从宽带光源信号中筛选出一定窄带波长信号的光学器件，是实现波分复用技术和未来全光通讯的核心部件之一。然而一般的可调滤波器光谱的边缘陡峭度和顶部平坦度都不够高，这已经越来越不能满足光通讯的要求。科学技术的发展和信息量的迅猛增加对可调滤波器提出了更高的要求，尤其在光通讯中，为了减少出错率，要求可调滤波器输出光谱的顶部平坦度和边缘陡峭度越高越好，最好具有矩形化的波形。研究发现通过在迈克尔逊干涉仪中引入具有一定反射率的Gires-Tournois腔，可以得到矩形化较好的输出波形。其原因是因为Gires-Tournois腔的两个表面都具有一定的反射率，使得光在经过Gires-Tournois腔时，部分光线会被反射回去，从而在腔内反复传播而引起非线性的相位变化，通过设计合适的参数就可以得到矩形化效果较好的输出波形。
　　目前用来调节迈克尔逊Gires-Tournois干涉仪型交错复用滤波器(MGTI)的中心波长的方法主要有:1）机械调节;2）压电陶瓷调节;3）声光调节;4）液晶调节等。这些方法都各有局限性，其中机械调节法很容易受外界机械振动的影响而不稳定，压电陶瓷调节的功耗比较大，声光调节结构复杂、体积较大，液晶调节的功耗低，而且尺寸可以做的很小，不受机械振动的影响，因而被认为具有很大的潜力而受到广泛的关注。但是液晶因其双折射效应，一般情况下对光具有偏振依赖性，这不是光通讯中希望发生的情况，因为光在光纤中传播，其偏振态是不可预测的。本文的目的就是通过采取一些特殊的措施或者应用特殊的液晶材料来消除其对光的偏振态的依赖，从而消除基于液晶的可调滤波器对光学偏振态的依赖。本文的研究内容主要包括以下几个方面:
　　1)基于双层正交向列液晶对光的偏振方向不敏感的特点，用双层正交向列液晶作为MGTI中相位可调元件，通过设计合理的结构参数得到了矩形化较好的输出波形，分别模拟了s偏振光、p偏振光和非偏振光入射时在不同电压下的输出光谱，结果表明基于双层正交向列液晶的MGTI可调滤波器对光的偏振方向不敏感。
　　2)实验和理论研究了基于90°扭转向列液晶的电光特性，结果表明当施加的电压超过阈值电压3V以后，90°扭转向列液晶对偏振光不再敏感。利用该特性，我们用它来取代MGTI中的相位调节部分，通过设计合理的结构参数得到了矩形化较好的输出波形，分别模拟了入射光为s偏振光、p偏振光和非偏振光时在不同电压下的输出光谱，结果表明当施加电压大于3V后，基于90°扭转向列液晶的MGTI具有非偏振依赖性。随后我们还对三个关键的结构参数的误差容忍度进行了分析。
　　3)蓝相液晶因其特殊的双螺旋扭曲结构，对光的偏振态不敏感，利用该特性，我们用它来取代迈克尔逊Gires-Tournois干涉仪型交错复用滤波器中的相位调节部分，通过设计合理的结构参数得到了矩形化较好的输出波形，分别模拟了入射光为s偏振光、p偏振光和非偏振光入射时，在不同电压下的输出光谱，结果表明基于蓝相液晶的MGTI具有非偏振依赖性。同时我们还对三个关键的结构参数的误差容忍度进行了分析。

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