光衰减器拟合算法的研究与软件设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

对于波分复用系统(wdm)，可变光衰减器（voa）可以对不同信道上不同波长的光信号进行动态的调整，使之具有相同的功率，从而平衡其能量，改善接收端的误码率性能；此外，在光检测设备中，光衰减器可以保护检测器因光能量过高而损坏。因此，可变光衰减器在光网络中有着不可忽视的作用。光衰减器的原理无外乎通过反射、折射、干涉、吸收、阻挡等方法对光信号进行功率衰减，衰减程度则随着相关器件的结构、性质变化而变化，而相关器件的变化程度则由外加的控制电路的电压调节。理论上，光衰减器的衰减值与其被施加的控制电压呈线性关系。然而，实际中由于制作工艺以及各种环境因素的影响，光衰减器的衰减值不仅与控制电压呈现非线性关系，甚至于实际的衰减量与所预期的衰减值有一定的差距。除去器件本身设计的因素以外，产生以上问题的主要原因在于输入光能量的波长、偏振态不同以及温度和器件连接，即波长相关损耗（wdl）、偏振相关损耗（pdl）、温度相关损耗（tdl）以及插入损耗（il）。因此，有必要使用软件对光衰减器的实际衰减值以及施加的控制电压的关系进行拟合，从而使得在施加一确定控制电压时能准确地得到某一特定的衰减值，实现电压-衰减量的精确对应。

在国内，光衰减器的热门研究方向主要有有基于mems的光衰减器以及基于soi的光衰减器。2006年，魏会敏等设计了一种包含准直器、通过静电驱动反射扭镜转动以改变衰减值的低电压mems voa并在其硕士学位论文对其进行了详细的介绍，其衰减范围为0-40db，wdl小于0.75db，pdl小于0.5db，il小于0.8db；2015年，陈旭等分析了之前魏慧敏所设计的mems voa中wdl的产生原因并对其进行了优化，优化后的voa的wdl小于0.21db，在数值上是之前的三分之一；2019年，huangqingbo sun等又对该mems voa进行了wdl、pdl的分析与优化，通过改变光纤与透镜的抛光角度，他们令wdl降低到了0.4db以下，pdl降低到了0.15db以下。

2015年，袁配等设计了基于soi的pin结构的voa并进行了仿真，在衰减量为20db时，pdl为0.41db，功耗仅24mw；2018年，焦林森在以上设计中改变了波导尺寸并引入了tdrc结构，pdl降低到了0.014db以下，功耗则仅为原来的三分之一；2019年，袁配等人调整参数，实际制造出了所设计的voa并测量了相关数据，其在20db时功耗为470mw，上升与下降时间在50ns左右。

2. 研究的基本内容与方案

研究的内容与目标是：

（1）了解光衰减器工作的基本原理；

（2）比较光衰减器的实际衰减值与理论衰减值之间的差距，分析可能的影响因素；

3. 研究计划与安排

(1)第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，学习毕业设计研究内容所需理论的基础。确定毕业设计方案，完成开题报告。

(2)第4－5周：毕业论文开题。

(3)第6－12周：撰写毕业论文初稿。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]徐玉华,闫继送,张爱国,李宝瑞,鞠军委.一种近红外多通道可调光衰减器校准系统的设计与实现[j].红外,2018,39(04):18-21.

[2]彭家琪.可调光衰减器专利技术综述[j].科技创新与应用,2019(16):9-11.

[3]陈旭,万助军,米仁杰,罗志祥.mems可调光衰减器的波长相关损耗优化[j].光通信研究,2015(06):49-52.