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從光譜圖中還可以更進一步可得到對比度，自由光譜范圍等信息，從而優化結構制備成波分復用器、耦合器、傳感器等光學器件。最后可以在原有基礎上擴展更復雜的模型，同時可以對輸出頻譜圖數據進行處理得出波長與能量譜的關系。進一波可以研究波導自身的一些參數得到相對較優解。通過參數的分析可以得到最敏感的傳感器，同時也可為波分復用器件的研制提供思路。

圖1 復用技術工作原理波分復用器件波分復用技術是利用不同波長的光信號在光纖中獨立傳輸的特性，可在現有光網絡中實現數據的多通道并行傳輸，是光纖通信中較成熟的技術。波分復用技術是在發送端通過波分復用器將兩種或多種不同波長的光載波信號匯合在一起， 耦合到同一根光纖中進行傳輸，然后在接收端經解復用器將不同波長的光信號分離開來，由光接收機進一步處理，恢復為原信號。

本期是Lumerical系列中無源器件專題-復用器件的第二期，主要內容為波分復用器的設計與仿真，并以典型的級聯微環（MRR）型波分復用器為例進行仿真實操。首先簡述了微環諧振器作為波分復用器的工作原理，然后使用Lumerical軟件中的MODE模塊進行了雙微環級聯的仿真實操，最后使用INTERCONNECT模塊進行四微環級聯的仿真實操。

QKD組網與傳統波分系統組網類似,其網絡都是由多段點對點系統組成。但對于傳統波分網絡,長途干線設備端口速率更高、傳輸距離更遠,而QKD商用設備受限于光量子特性和探測器發展水平,只能在百公里光纖跨段上實現10 kbit/s量級的密鑰成碼率(更長光纖鏈路難以保證密鑰穩定成碼),通過多臺QKD設備堆疊和波分復用技術,也只能做到幾十kbit/s的密鑰成碼率。

該系統主要包括信源模塊，波分復用模塊，光纖傳輸鏈路模塊，解復用模塊和信號接收模塊。

? 光通信與光子集成：硅基光波導用于光開關、分束器、波分復用器，支撐數據中心光互連、800G/1.6T光模塊升級。? 其他領域：醫療內窺鏡（聚合物光波導）、激光雷達、工業檢測、汽車 HUD，市場需求持續擴容。 盡管產業快速發展，仍存在四大技術瓶頸：? 光效 - 視場 - 輕薄 “不可能三角”：提升視場角（>60°）則光效驟降，追求超薄則工藝難度飆升。

其振動特征為：松動部件對來自轉于動態力的非線性響應，頻i昔也顯示出出非線性的特征，通頻比基頓數值大許多，頻譜除基頻外，遷有很太的諧波分最，特別是出現3～10倍頻，有時還有可能出現20倍頻成分，嚴重的松動還會產生分次諧波分最；振動不穩定，工作轉速達到某一閥值時，振幅突然增大或減小，振動方向以松動方向為最大。

光子器件包括有源器件（如馬赫-曾德爾和微環調制器以及鍺光電二極管）和無源組件（如分光器、多模干涉儀、移相器/相位旋轉器、錐形波導、彎曲波導和波分復用濾波器）。該平臺使設計人員能夠為其高速光通信系統應用開發定制解決方案，以滿足其高帶寬、低時延數據傳輸和低功耗要求。

四波混頻在光纖通信中可能具有重要的有害影響，特別是在波分復用( WDM )的情況下，它可能導致不同波長信道之間的串擾和信道功率的不平衡。抑制這種情況的一種方法是避免等距的通道間距。 另一方面，四波混頻可以在 WDM 電信系統中用于波長信道轉換。

有源環節不僅包括電相移器、微環調制器、馬赫曾德行波調制器、垂直光電探測器、熱調諧波導等多種有源光子器件，還包含波分復用、PAM4收發等完整的PIC系統，可大大提升學員設計復雜光子集成電路系統的能力。

然而，事實證明，特別是在使用波分復用時，最好有一定量的色散，因為這樣可以減輕非線性效應。有關更多詳細信息，請參見關于光纖非線性的第 11 部分和關于脈沖和信號的第 12 部分。下一期將介紹第十一部分：光纖的非線性敬請關注！

由圖可知，MRR的下載端能分離出處于諧振態的波長，因此該結構具有波長選擇性，多用于設計波分復用器件。 圖1 （a）MRR結構示意圖；（b）傳輸譜圖MRR設計仿真實操本次案例我們將展示如何使用MODE進行MRR的設計。本次案例仿真主要分為如下步驟： 建立一個MRR模型。添加FDE求解器，求解波導的群折射率以及耦合長度等參數。

增益扁平化對于某些應用，例如具有波分復用的光纖通信，需要具有“平坦”增益的放大器，即在某些光譜窗口內具有低增益變化。這通常是通過插入一些增益平坦濾波器來完成的，這會在增益過高的波長區域提供更高的光損耗。但是在哪里放置這樣的過濾器？如果我們把它放在放大器前面，它會破壞噪聲系數（見第 9 部分）。如果我們把它放在后面，它會降低電源轉換效率。

在這個例子中，Ansys Lumerical INTERCONNECT的光子集成電路(PIC)建模能力與Icepak強大的熱仿真能力相結合，用于仿真和設計波分復用(WDM)收發器，同時考慮封裝中其他區域（例如電子集成電路(EIC)、印刷電路板(PCB) 等）的發熱。

波分網絡中也經常用到C波段。L波段L波段波長范圍為：1565nm~1625nm。L指“long-wavelength（長波長）”。L波段光的傳輸損耗第二低。當C波段光不足以滿足帶寬需求的時候，L波段光會作為補充用于光網絡。U波段除了以上五個波段之外，其實還有一個波段會被用到，那就是U波段。U波段的波長范圍是1625nm~1675nm。

波分網絡中也經常用到C波段。L波段L波段波長范圍為：1565nm~1625nm。L指“long-wavelength（長波長）”。L波段光的傳輸損耗第二低。當C波段光不足以滿足帶寬需求的時候，L波段光會作為補充用于光網絡。U波段除了以上五個波段之外，其實還有一個波段會被用到，那就是U波段。U波段的波長范圍是1625nm~1675nm。

除了自相位調制之外，這種交叉相位調制 (XPM) 也與波分復用的光纖通信有關。如果兩束光束具有相同的線偏振，則產生的相位變化比從上面給出的自相位調制方程中預期的要大兩倍。對于交叉相位調制，我們用光束 1 的強度產生光束 2 的相位變化來表示此時獲得的非線性相位變化比正交偏振方向產生的變化小 3 倍。四波混頻由克爾效應引起的另一個效應是四波混頻。

從事硅基光電子學研究二十余年，研制出硅基和氮化硅基陣列波導光柵波分復用器件，性能達到國際領先水平。承擔863計劃、國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目10余項，發表SCI論文60余篇，申請發明專利10余項。獲得教育部自然科學獎一等獎，排名第四。目前擔任中法PHOTONET光電子國際合作研究網絡中方聯絡人、《半導體光電》期刊編委。

有源環節不僅包括電相移器、微環調制器、馬赫曾德行波調制器、垂直光電探測器、熱調諧波導等多種有源光子器件，還包含波分復用、PAM4收發等完整的PIC系統，可大大提升學員設計復雜光子集成電路系統的能力。

在這里我喜歡按照不同空間階數的徑向電磁力波分開來討論，因為這些電磁力波的空間階數特征并不會隨時間而改變。