文章目录

摘要

abstract

第一章 绪论

1.1 研究工作背景及意义

1.2 基于传统电光材料调制器发展概述

1.3 硅基偏振无关电光调制器研究现状

1.4 论文研究工作内容

第二章 硅基偏振无关电光调制器设计原理分析

2.1 偏振无关调制原理分析

2.2 波导模式理论分析

    2.2.1 光波导模式数值分析方法

    2.2.2 平板光波导模式分析

    2.2.3 条形光波导模式分析

2.3 波导模式转换理论

    2.3.1 绝热锥形光波导结构

    2.3.2 非对称定向耦合器(ADC)结构

2.4 本章小结

第三章 一种倒脊型结构硅基石墨烯偏振无关电光调制器

3.1 前言

3.2 石墨烯的电光特性

    3.2.1 石墨烯的光吸收特性

    3.2.2 石墨烯的电光调制特性

3.3 器件结构设计及原理

3.4 器件性能分析

3.5 本章小结

第四章 一种基于模式转换硅基石墨烯偏振无关电光调制器

4.1 前言

4.2 器件结构设计及原理

4.3 模式转换结构参数及仿真

    4.3.1 非对称波导耦合结构仿真

    4.3.2 锥形波导结构仿真

4.4 调制区域工艺流程

4.5 器件性能分析

    4.5.1 器件插入损耗和调制深度

    4.5.2 器件的调制带宽

4.6 本章小结

第五章 一种基于模式转换硅基狭缝波导石墨烯偏振无关电光调制器

5.1 前言

5.2 狭缝波导理论

5.3 器件结构设计及原理

5.4 模式转换结构参数及仿真

    5.4.1 锥形波导结构仿真

    5.4.2 非对称波导耦合结构仿真

5.5 器件性能分析

    5.5.1 器件插入损耗及调制深度

    5.5.2 器件调制带宽

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 前景展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的成果

文章摘要:光调制器通过电信号来动态调控输出光信号,在高速、长距离光纤通信系统中占据重要的地位。近些年来硅基片上光互联技术已经成为了调制器的一个重要的发展方向,因此如何获得更高性能的电光调制器已经成为集成光电子及应用市场领域的研究热点。为获得高速率、高带宽、低损耗的调制器,一些典型的电光材料如铌酸锂、有机聚合物、石墨烯等陆续被提出。尽管光调制器在近些年来取得了巨大的发展,但绝大多数仍不可避免的要面对偏振敏感的问题,即如果光纤中偏振方向变化的光信号进入到偏振敏感的调制器中时会造成偏振相关损耗,进而影响调制效率,因此调制器偏振敏感问题的解决将能够极大提升器件的调制效率。本文通过调研目前主流硅基偏振无关电光调制器及其相关工作,基于光波导模式理论,提出实现偏振无关调制的两种方法,并根据这两种方法,提出三种硅基偏振无关电光调制器的结构,结合理论分析和仿真工作,验证其可行性。具体研究工作内容如下:1.对目前电光调制器及偏振无关电光调制器的研究现状进行调研,着重分析其实现偏振无关调制的原理。对于目前实现偏振无关调制的各种器件在工艺可行性、复杂性、性能优劣及如何改进等方面提出自己的见解。2.基于波导模式理论及波导模式转换理论,提出实现偏振无关调制的两种方式,第一种方式是利用电光材料对于不同光偏振分量的重叠效果,通过合理的设置其在波导内的位置,使其能够实现对于不同偏振分量拥有相似的作用效果;另一种则是在调制前实现模式转换,即将在调制区域内与电光材料相互作用弱的模式转换为在调制区域内与电光材料相互作用强的模式,并通过对典型的条形波导进行模式分析,得到实现模式转换的重要结构参数。3.基于两种实现偏振无关调制的方法,提出了能够实现偏振无关调制的三种电光调制器的结构,包括两种基于模式转换结构和一种石墨烯倾斜覆盖型结构。在仿真工作的支持下,证明其能够实现偏振无关调制,并通过分析其结构参数对于器件性能的影响,提出结构参数的最优解,对比之前相关工作,对其性能表征和工艺上的优劣进行分析,并提出可供改进的地方。

文章关键词:

论文DOI:10.27005/d.cnki.gdzku.2021.000652

文章来源：《电光与控制》 网址: http://www.dgykzzz.cn/qikandaodu/2022/0131/552.html