文章目录

摘要

abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 光子晶体电光调制器研究进展

    1.2.1 光子晶体基本概念

    1.2.2 光子晶体基本特点

    1.2.3 光子晶体电光调制器国内外研究现状

1.3 模分复用器研究进展

    1.3.1 模分复用技术简介

    1.3.2 模分复用器国内外研究现状

1.4 电光调制与模分复用集成器件研究进展

1.5 论文的主要内容及结构安排

第二章 硅基电光调制与模分复用集成器件的基础理论与分析方法

2.1 光子晶体电光调制器模型与分析

    2.1.1 调制原理

    2.1.2 理论模型

    2.1.3 PN结等离子体色散效应

2.2 模分复用器模型与分析

2.3 电光调制与模分复用集成器件分析方法

    2.3.1 平面波展开法(PWE)

    2.3.2 时域有限差分法(FDTD)

2.4 Lumerical仿真软件

    2.4.1 FDTD Solutions

    2.4.2 Device

2.5 本章小结

第三章 硅基电光调制与模分复用集成器件的设计

3.1 基于光子晶体的电光调制器

    3.1.1 WM型谐振腔光学结构设计与工作原理

    3.1.2 WM型谐振腔电学结构设计与工作原理

3.2 基于硅基波导的模分复用器

    3.2.1 两模分复用器结构设计与工作原理

    3.2.2 三模分复用器结构设计与工作原理

3.3 硅基电光调制与两模分复用集成器件

    3.3.1 结构设计

    3.3.2 工作原理

3.4 硅基电光调制与三模分复用集成器件

    3.4.1 结构设计

    3.4.2 工作原理

3.5 本章小结

第四章 硅基电光调制与模分复用集成器件的结构优化与性能分析

4.1 集成器件性能指标

4.2 硅基电光调制与两模分复用集成器件结构优化与性能分析

    4.2.1 波导宽度的优化

    4.2.2 波导间距和耦合长度的优化

    4.2.3 锥形波导的优化

    4.2.4 性能分析

4.3 硅基电光调制与三模分复用集成器件结构优化与性能分析

    4.3.1 波导宽度的优化

    4.3.2 波导间距和耦合长度的优化

    4.3.3 锥形波导的优化

    4.3.4 性能分析

    4.3.5 工艺容差分析

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 攻读硕士学位期间申请的专利

附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢

文章摘要:随着现代高速光通信技术对器件性能与尺寸的要求越来越高,相互分离的光电模块难以适应这种需求,光电子器件正朝着高度集成的小型化方向发展。电光调制器与模分复用器作为光通信系统的关键器件,现阶段都分别得到了较为深入的研究,然而对二者进行一体集成的研究却甚少。将电光调制器与模分复用器相结合可以缩小整体器件尺寸、提升通信系统的可靠性、达到集成化目的,因此,研究性能优异的电光调制与模分复用集成器件对未来的高速大容量光通信领域以及光电集成领域具有重要意义。本文提出了一种硅基电光调制与模分复用集成器件,该器件由电光调制模块和模分复用模块两个部分组成。其中,电光调制模块由硅基光子晶体波导和宽度调制（Width Modulated,WM）型谐振腔组成,模分复用模块由硅基非对称平行纳米线波导组成。光子晶体波导和纳米线波导的连接处采用一种锥形的过渡区域,用于减少两种波导之间的级联损耗。根据时域耦合模理论、等离子体色散效应以及横向耦合模理论,可以实现中心波长为1553.91nm的TE0模、TE1模和TE2模的窄带通断调制及两模分复用、三模分复用功能。对所设计器件进行仿真分析,结果表明,调制电压为1.24 V时,该集成器件的消光比为19.73d B,调制深度为0.9894,插入损耗最小为0.05 d B,最大为0.84 d B;信道串扰最小为-34.33 d B,最大为-14.52 d B,Q值达1.5×10⁴。该集成器件性能良好,结构紧凑,可应用于高速大容量光通信系统,对提高光通信系统的性能与集成度具有重要应用价值。

文章来源：《电光与控制》 网址: http://www.dgykzzz.cn/qikandaodu/2022/0222/559.html