该文基于金丝键合工艺和薄膜工艺, 实现了一种低插损、小型化毫米波调谐微带滤波器。首先提出了一种加载矩形孔的半波长开路可调谐振器, 通过在不同矩形孔上键合金丝来改变谐振器的等效电感值, 从而改变谐振频率。然后利用所提出的可调谐振器实现了一种Ka频段五阶调谐带通滤波器, 通过改变键合金丝状态来调谐频率, 实现仿真和实测结果之间的偏差修正, 解决了在毫米波频段由于介电常数批次性差异以及加工误差等因素造成的窄带滤波器频率偏移的问题。为了验证其可行性, 对五阶调谐微带滤波器进行仿真、优化、加工及测试。结果表明, 该滤波器的通带可调范围为35.35~35.95 GHz, 插入损耗小于4.6 dB, 能够实现所需通带。

基于单端口群时仿真的空间映射法设计了一款六级 Ka频段的毫米波带通滤波器, 该滤波器被加工在氧化铝陶瓷基片上, 基片的尺寸为 8 mm×2.5 mm×0.254 mm。测试结果显示, 滤波器的中心频率位于 30.68 GHz, 3 dB相对带宽为 11.5%, 带内最小插入损耗约为 1.75 dB。

针对薄膜滤光片倾斜入射时产生的偏振光中心波长分离现象和偏振相关损耗, 本文利用等效层理论设计了倾斜入射下中心波长消偏振的100 GHz信道间隔滤光片膜系结构, 实现了薄膜滤光片的角度和波长调谐。首先通过相位关系分析, 计算了滤光片间隔层的消偏振等效折射率, 实现了不同偏振光中心波长的对准。然后, 根据等效层理论, 设计三层对称膜层结构实现了对间隔层中心波长消偏振等效折射率的替换。与原有的五层规整低偏振薄膜滤光片相比, 本文提出的膜系结构更为简单, 对消偏振等效折射率的替换更为精确。仿真和实验结果表明: 该膜系结构的薄膜滤光片能实现0~20°倾斜入射的偏振光中心波长对准, 偏振光波长偏离度小于0.03 nm, 波长调谐范围能达到35 nm。

三端口可调谐滤波器是全光智能交换网络和密集波分复用系统中的核心器件.其反射端口的光谱特性,尤其是反射率和信道隔离度对于滤波器的性能至关重要.角度调谐滤光片因其良好的矩形度和温度稳定性被广泛应用于三端口可调谐滤波器的制备,其反射端口的光谱特性不仅与倾斜入射角度的大小有关,而且与其非平行端面间的楔角参量有关.文章详细分析了楔角参量对非平行角度调谐滤光片的反射率及半宽的影响,仿真计算了楔角参量在不同极性和大小条件下角度调谐滤光片的反射光谱特性,揭示了保持适当的楔角参量和方向性可以改善倾斜入射状态下滤光片的反射光谱特性.设计并制备了楔角为0.8°的楔形角度调谐滤光片,实验证明了当保持楔角方向与倾斜入射方向相同时会严重的劣化透反射光谱的半宽和隔离度,方向相反时则可以改善反射光谱的反射率和半宽指标.通过负楔角参量的引入使得角度调谐滤光片较之高平行度的同类器件具有更高的反射率和信道隔离度.

阐述了工序能力指数(Cpk)的理论原理及计算方法。通过对某带通滤光片截止区域截止点所在波长位置的统计分析, 从截止点(透过率T为5%的点)的分布情况, 计算分析得出其Cpk值主要在1.0~1.33之间。提出了有效提高滤光片镀膜工序能力指数的方法和途径, 包括减小参数分布的标准偏差δ、优化调整工艺条件, 以及尽可能减小工艺参数分布中心μ与规范中心值T0之间的偏离等。

采用分立光器件技术，设计了一种基于四光纤准直器和介质薄膜滤波片的新型可重构光分插复用器，该器件的输入、下路、上路和输出四个端口位于可重构光分插复用器的同一侧。利用 Optisystem软件，对所设计的 ROADM器件的性能及其在联网条件下的误码率和眼图进行了仿真测试。仿真结果显示：该器件的光功率损耗为 2 dB，各信道增益基本均衡；联网条件下，在传输距离为 75 km、传输速率为 2.5 Gb/s的系统中，误码率小于 10-9， Q因子大于 6，眼图清晰。该器件可以满足城域网中的传输需求。

角度调谐薄膜滤光片因较大的波长调谐特性和良好的矩形度在密集波分复用系统中得到了广泛的应用。 在倾斜入射时薄膜滤光片透射光谱的透射率和半宽不仅受到入射角度的影响, 还跟滤光片两端面间的非平行度即楔角的大小有关。 详细分析了楔角对对滤光片透射率以及半宽的影响, 发现适当的楔角和角度取向能够改善倾斜入射状态下滤光片的透射光谱特性。 设计制备了楔角为0.8°的楔形薄膜角度调谐滤光片, 实验结果证明保持该楔角的方向与倾斜入射角度相同时会严重的劣化透射光谱的透射率和矩形度, 方向相反时则可以提高光谱的透射率以及矩形度, 并使器件的波长调谐范围增大约10 nm。

基于多光束干涉原理，推导了非平行角度调谐薄膜滤光片在斜入射时的高斯光束反射光强表达式。在此基础上研究了高斯光束的入射角以及非平行滤光片两端面间所存在楔角对反射光强分布的影响。计算和实验结果都表明，滤光片的反射光强分布不仅与入射角有关，而且非平行滤光片两端面间楔角的大小和正负特性还会在一定程度上影响斜入射时滤光片的光场分布、反射率和隔离度。要保证滤光片在斜入射时反射率和隔离度的稳定，既可以在切片时提高滤光片的平行度，也可以通过在斜入射时保证楔角为负来实现。