光通信技术的快速发展使光通信网络发生了根本的变化。在不到十年的时间里,光传送网从简单的点对点光纤链路演化为具有数百个跨距并连接多个透明传输节点的复杂网络。因此,采用光交换、光路由技术实现动态、快速的波长分配的全光网络是近年来的研究热点,而可重构的光分插复用器可以灵活有效配置网络资源,成为全光网络的关键使能器件。结合所承担的国家“863”计划项目,本论文对可重构分插复用器的实现原理及实际研制进行了深入研究,着重开展了基于MEMS技术的可重构分插复用器的工作特性的理论和实验研究,包括可商用的双轴MEMS阵列转镜式波长选择开关,PLC-MEMS混合型可重构光分插复用器,以及单轴MEMS转镜式波长选择开关,对可重构分插复用器设计与实际研制均有一定的参考价值。本论文的主要创新性研究内容如下：◆研制出国内首个1×4波长选择开关实验样机,该样机基于双轴MEMS阵列转镜和衍射光栅,具有结构紧凑、在通道数和端口数扩展性方面表现良好等特点；同时建立起了相应的理论模型,并利用这个模型分析了各项关键技术指标及其影响因素,包括插入损耗与总体光路设计的关系、通带宽度与镜面光斑大小和阵列转镜面填充因子的关系、消光比与转镜角度和光斑大小的关系、衰减范围等等。在完成了光路调试、耦合封装及驱动与控制部分的设计的基础上,对样机的各项关键指标进行了详细测试,测试结果与理论分析是一致的,关键指标如插入损耗实现5.5dB以内和通带宽度达到0.45nm,达到行业内同类商用产品的水平。从而为成功实现可重构分插复用器的国产化奠定了坚实的基础。◆给出了“兔耳”现象的理论解释。在基于双轴MEMS阵列转镜式波长选择开关的研制过程中,通过在对衰减光谱曲线的详细分析中发现,在衰减较大时光谱曲线存在两边高、中间低的现象,我们称为“兔耳”现象,对这一现象运用菲涅尔直边衍射理论进行了分析和解释,同时在实验中也验证了“兔耳”现象的存在。“兔耳”现象会对传输系统带来负面的影响,这项研究的结果为下一步开展减小和彻底消除这一负面效应的工作具有较大的指导意义。◆针对平面光波导技术实现的二维可重构分插复用器功耗大、偏振相关损耗大等问题,提出了法布里-泊罗(F-P)腔型MEMS与PLC混合集成的二维可重构分插复用器新型结构。采用一种F-P腔型MEMS窄带光开关实现了集成光开关与光衰减功能,替代平面光波导技术光开关和光衰减技术,这种自由空间的光路结构不仅因为小角度入射的偏振相关损耗小,而且是采用静电驱动方式,电流在微安量级,电功耗极低。这一新型结构在很大程度上解决了偏振相关损耗和功耗问题,对二维PLC型可重构分插复用器是一个有意义的改进。◆提出了单片双轴MEMS转镜与TFF集成的高维度低通道可重构分插复用器新型结构。设计并实际制作了单波长1×4 WSS模块,该模块使用了现有的成熟技术制作：其中薄膜滤波片用于波长选择,双轴MEMS转镜用于通道切换以及光功率的衰减,并具有无干扰切换功能。通过级联多个单波长模块,可以实现完整的波长选择开关功能。通过级联结构构造了一只4个波长的1×4波长选择开关,并实现了无干扰切换功能。该结构的-0.5dB带宽大于0.4nm,插入损耗约为3dB,消光比大于50dB,成功实现了完整波长选择开关的功能。由于在该波长选择开关模块中,使用了现有的成熟技术来实现波长选择开关的功能,因此这种结构在当前波长选择开关技术难度高、成本高的情况下,在通道数较少的光网络中实现低成本的波长选择开关功能有较大的实用意义。◆提出了一种基于MEMS阵列单轴转镜与阵列F-P腔型MEMS结合的新型结构。针对基于双轴MEMS阵列转镜的波长选择开关中出现的技术问题,本论文提出的这种新的改进结构,用阵列F-P腔型MEMS实现光功率衰减。这一方案不仅可以消除“兔耳”现象,而且避开了双轴MEMS阵列的填充因子难以提高的工艺难题。论文对这一方案进行了较为详细的理论分析,由于条件所限,进行了部分验证性实验。这种方案在理论上和实验验证上是可行的,是实现波长选择开关的一种新途径,对波长选择开关的指标优化有较好的指导意义。