多通道波分复用器的研制与可靠性分析
波分复用器可以将多路光信号复用成一路光信号或者将光信号解复用成为多路光信号，充分利用了光纤的带宽资源，多通道是波分复用器未来发展的一个趋势。波分复用器是一种新兴产品，产品可靠性是很多运营商非常重视的问题，所以多通道波分复用器研制和可靠性分析具有重要意义。本文主要研究内容包括： (1)多通道波分复用器光学系统设计和仿真分析。基于高斯光束的基本原理和平凹腔的知识设计了一种多通道波分复用器，在波分复用器内部加入凹面镜，利用凹面镜的会聚和反射作用，在不改变出光端位置的情况下会聚波分复用器里面的光信号，减少因为高斯光束发散而引起的能量损耗。利用 ZEMAX软件进行光路设计，其中包括入射光的准直系统设计和反射式的光路设计，优化凹面镜的曲率，完成多通道波分复用器的设计。 (2)波分复用器有限元模型的建立与随机振动分析。利用 ANSYS Workbench 软件对波分复用器的进行随机振动分析，参考随机振动试验的标准对波分复用器进行分析，找到波分复用器随机振动分析时的应力分布，得到随机振动时波分复用器的准直器尾纤与353ND胶水接触位置应力较大。 (3)波分复用器有限元模型的热应力分析和湿气分析。利用 ANSYS Workbench软件对波分复用器进行稳态热应力分析，得到波分复用器在85℃环境中的应力和应变。根据热传导和湿气扩散具有相同的传输特性，利用热分析模块进行湿气扩散分析，得波分复用器在湿气 85%时的应力和应变。结果表明在高温或者高湿环境中，填充胶和封孔的 353ND 胶水对产品可靠性有重要影响。利用三因素三水平正交试验分析填充胶的长度、宽度和厚度对波分复用器有限元分析中最大应力的影响，综合分析得到一个最适合的填充胶用量。 (4)波分复用器的可靠性试验。参考国际通用的光无源器件的可靠性测试标准进行试验设计，其中包括随机振动试验、高温试验、高低温循环试验、高温高湿试验。将波分复用器在可靠性试验中的数据与波分复用器可靠性试验的失效判据进行比较，得到波分复用器可靠性试验的结果。通过波分复用器在试验中失效的情况，分析波分复用器的失效机理，找到产品的缺陷。参考阿伦尼乌斯等加速寿命模型，对波分复用器的使用寿命进行分析。
可靠性分析;波分复用器;多通道;可靠性试验;有限元分析;湿气分析
中国计量大学
硕士
仪器仪表工程
余桂英
2018
中文
TP216
2019-04-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）