10.3.2　阵列波导光栅的工作原理

10.3.2　阵列波导光栅的 工作原理

含有λ1，λ2，…，λn波长的复用光信号被耦合到其中一个输入波导，经平板波导衍射后耦合进阵列波导区。因阵列波导端面位于光栅圆周上，所以衍射光以相同位相到达阵列波导端面。相同位相的衍射光经过彼此长度差为ΔL的阵列波导后，产生了位相差，且位相差与波长有关，即Δφ=。当波长由λ0改变为λ1时，一个波导的输出与其下面一个相邻波导的输出之间的位相差δφ将发生下列变化：

式中ng是光栅波导中的有效折射率。δφ的这一变化使离开波导光栅的球面波前发生一个小的倾斜，并使第2个星形耦合器的输出端面上的亮点位置发生移动。输出位置x随着波长的变化可如下计算：

其中第1个因子可由式（10.3.1）求出

第2个因子可以这样求得：把δφ变换为波前斜率的变化，计算由波前斜率变化导致的x的改变。结果为

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式中，ns是星形耦合器（平板波导）的有效折射率。综合以上结果得

上式表示光栅的色散。于是，不同波长的光波经过输出平板波导以不同的波前倾斜聚集到不同的输出波导位置，完成解复用功能。反之，可将不同输入波导中的具有不同波长的光信号会集到同一根输出波导中，完成复用功能。

阵列波导光栅已经成为密集波分复用（DWDM）系统中很多器件的核心部分，得到了非常广泛的应用，如波分复用（WDM）、插分复用（ADM）和波长路由（Wavelength Routing，WR；所谓路由，是指通过相互连接的网络把信息从源地点移动到目标地点的活动）等。国外NTT Lucent等大公司已开发出商用的AWG波分复用器，国内尚处于研制阶段。

本章重点

1.光纤的基本结构和性能。

2.布拉格光纤光栅的记录和应用。

3.超短脉冲的整形。

4.阵列波导光栅。