【摘 要】
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随着光通信技术的发展,波长选择开关的需求越来越多,而基于硅基液晶（LCoS）空间光调制器的波长选择开关因其稳定性高、带宽灵活可调的优势,具有很好的应用潜力。然而,在波长选择开关系统中由像差、LCoS空间不均匀性等因素引起的波前畸变会导致插入损耗、串扰等性能指标的劣化,本文围绕LCoS-WSS光学系统中波前畸变的测量及其补偿开展研究,主要工作如下:首先根据波长选择开关的功能需求仿真设计了基于LCoS
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随着光通信技术的发展,波长选择开关的需求越来越多,而基于硅基液晶（LCoS）空间光调制器的波长选择开关因其稳定性高、带宽灵活可调的优势,具有很好的应用潜力。然而,在波长选择开关系统中由像差、LCoS空间不均匀性等因素引起的波前畸变会导致插入损耗、串扰等性能指标的劣化,本文围绕LCoS-WSS光学系统中波前畸变的测量及其补偿开展研究,主要工作如下:首先根据波长选择开关的功能需求仿真设计了基于LCoS的4端口波长选择开关系统,制作了光纤微透镜组合阵列,搭建实验光路并测试了波长选择开关系统性能参数,其中插入损耗在5.73 d B～10.57 d B范围内,端口隔离度高于25 d B。设计的波长选择开关兼具中心波长调谐与带宽调节功能,中心波长调谐精度为0.058 nm,3 d B带宽调节精度为0.024 nm。其后,为对LCoS-WSS系统中的波前畸变进行补偿,研究了基于模型的无波前传感实现方法。考虑LCoS面上的光斑呈非圆形,采用快速矩阵正交化法将只在单位圆内正交的Zernike多项式变换为在椭圆区域内正交的椭圆Zernike正交多项式,变换后的新多项式可以在椭圆光斑区域内表征波前,得以将基于模型的波前校正方法应用于LCoS-WSS系统中。最后,利用基于模型的波前校正技术对波长选择开关系统的波前畸变进行校正,使得LCoS能够在对光学系统中的波前畸变进行校正的同时进行波长选择开关系统中的光束偏转角控制。实验验证了波前校正技术可以有效提升波长选择开关系统性能,波前畸变的校正使得波长选择开关系统各个端口的插入损耗降低了0.8 d B～1.15 d B。
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