文章目录

摘要

abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 光子晶体简介及特性

1.3 电光调制器和波分复用器研究现状

    1.3.1 电光调制器

    1.3.2 波分复用器

1.4 硅基光电子集成器件研究现状

    1.4.1 硅基光电子集成简介

    1.4.2 硅基光电子集成器件研究现状

1.5 论文的研究重点和内容安排

第二章 光子晶体电光调制与波分复用集成器件的分析方法和基本理论

2.1 光子晶体数值分析方法

    2.1.1 平面波展开法

    2.1.2 时域有限差分法

2.2 电光调制器的基本理论

    2.2.1 等离子体色散效应

    2.2.2 调制原理

2.3 时域耦合模理论

    2.3.1 直接耦合型

    2.3.2 侧耦合型

2.4 Lumerical仿真软件介绍

    2.4.1 FDTD Solutions

    2.4.2 Device

2.5 本章小结

第三章 波长间隔20nm电光调制和粗波分复用集成器件研究

3.1 波长间隔20nm电光调制和粗波分复用集成器件理论分析

3.2 波长间隔20nm电光调制和粗波分复用集成器件结构设计与优化

    3.2.1 电光调制器模块

    3.2.2 粗波分复用器模块

    3.2.3 电光调制器和粗波分复用器级联模块

3.3 波长间隔20nm电光调制和粗波分复用集成器件性能分析

3.4 容差分析

3.5 本章小结

第四章 波长间隔3.2nm电光调制和波分复用集成器件研究

4.1 波长间隔3.2nm电光调制和波分复用集成器件理论分析

4.2 波长间隔3.2nm光子晶体电光调制和波分复用集成器件结构设计与优化

    4.2.1 一维光子晶体纳米梁腔侧耦合结构

    4.2.2 电光调制器模块

    4.2.3 波长间隔为3.2nm的波分复用器模块

    4.2.4 电光调制器与波长间隔为3.2nm的波分复用器级联模块

4.3 波长间隔3.2nm光子晶体电光调制和波分复用集成器件性能分析

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 论文工作总结

5.2 展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢

文章摘要:随着互联网时代的进一步发展,人们对通信系统的容量和速度的需求日益增加。而目前单一功能器件的技术已基本成熟,实现通信系统走向“高速率”、“大容量”、“低功耗”、“小尺寸”的必由之路是硅基光电子集成。硅基光电子集成不仅可以与CMOS工艺相兼容,而且具有加工成本低、尺寸小、集成化高等优势。电光调制器和波分复用器是现代光通信网络中非常重要的器件。因此,研究硅基电光调制器与波分复用器的集成具有重要的应用意义。本文提出两种不同结构的基于光子晶体双通道电光调制和波分复用集成器件。一种是均采用L3腔与硅基光子晶体波导组合构成的电光调制器模块和波分复用器模块,先后实现了波长间隔为20nm的电光调制和波分复用功能。通过对该集成器件的设计与优化,仿真结果表明该器件在1530nm和1550nm下的插入损耗分别为0.65d B和0.68d B,消光比分别为21.02d B和22.33d B,调制深度均为0.99,信道串扰分别为-29.07d B和-27.62d B,调制速率约为16.67GHz,器件尺寸仅为17.83um×17.3um×0.22um。为了进一步缩短波长间隔,扩充信道容量,提出的另一种结构是采用一维光子晶体纳米梁腔与硅基纳米线波导的组合,实现了波长间隔为3.2nm的电光调制和波分复用功能。研究结果表明该器件在1550.4nm和1553.6nm下的插入损耗分别为0.89d B和0.40d B,消光比分别为17.13d B和22.52d B,调制深度分别0.98和0.99,信道串扰分别为-24.20d B和-23.37d B,调制速率约为12.5GHz,器件尺寸仅为71.34um×7.8um×0.22um。这两种集成器件性能优良、结构紧凑,易于集成,可应用于CWDM高速光通信系统。

文章关键词:

论文DOI:10.27251/d.cnki.gnjdc.2021.000370

论文分类号:TN256

文章来源：《电光与控制》 网址: http://www.dgykzzz.cn/qikandaodu/2022/0222/558.html