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波长选择开关(WSS)是新一代可重构光分插复用(ROADM)全光网络中的核心光学器件之一。基于硅基液晶(LCoS)技术的波长选择开关具有的波长无关、方向无关、无竞争性、无格栅(CDCG)以及丰富的全光信号处理功能已成为波长选择开关技术发展的主要方向。目前商用化WSS主流产品的端口数仅为1×9端口。通过改进光学系统设计并对其内部光学元件进行优化,设计并研制出具有高端口数的硅基液晶WSS,对于进一步降低ROADM光网络的建造和运维成本、提高网络性能及其全光交换能力具有重要的研究意义和实际价值。本文针对一种基于光纤微透镜阵列和硅基液晶的WSS光学系统进行设计并建立了基于VirtualLab光学仿真软件的波长选择开关仿真模型,并对波长选择开关中1×76端口的光束传输和端口间插损等关键参数进行了数值仿真研究,并根据仿真结果进行了初步的实验系统搭建。论文完成的主要工作如下:1.详细论述了基于光纤微透镜阵列和硅基液晶的波长选择开关的整体光学系统设计、所涉及的主要光学部件及其基本工作原理。2.建立了基于VirtualLab光学仿真软件的波长选择开关仿真模型,通过适当设置微透镜阵列、傅里叶变换透镜、柱面透镜等系统中主要光学部件的仿真参数,较为准确地仿真了来自微透镜阵列的入射高斯光束经过准直透镜、柱面透镜,经硅基液晶偏转指向后返回至输出微透镜阵列端口的全部光束控制和传输演化过程。仿真结果与实验结果基本符合。3.在上述搭建的仿真系统基础上,对基于光纤微透镜阵列和硅基液晶的高端口数波长选择开关,在1530nm、1545nm和1560nm三个波长上进行了基于VirtualLab的数值仿真研究。研究结果表明,在C波段上,采用该结构设计可以实现1×76端口的波长选择开关功能,端口间插损在3.0～9.5dB范围。在硅基液晶上可以得到39.28μm宽度的光斑尺寸,所对应的WSS的最小滤波带宽为9.8GHz。4.在上述仿真结果的基础上,搭建了初步的基于4K硅基液晶和1200线透射式相位衍射光栅的WSS实验系统,并进行了相关测试。