【摘要】：硅基光子學(xué)作為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模集成光路的重要解決方案,得到科研工作者越來越多的關(guān)注和研究。集成光學(xué)的發(fā)展對光纖通信系統(tǒng)具有重大意義,其中,調(diào)制器又是光通信系統(tǒng)中關(guān)鍵器件,不僅在光通信網(wǎng)絡(luò)的組建中有著至關(guān)重要的作用,而且其性能也影響著整個(gè)光通信網(wǎng)絡(luò)的信號處理能力。但是目前在調(diào)制器小型化和高調(diào)制速率方面還沒有得到很好的解決。硅基微環(huán)諧振腔電光調(diào)制器不僅體積小而且具有很高的敏感性,但是傳統(tǒng)的硅基微環(huán)調(diào)制器主要基于等離子色散效應(yīng),由于載流子遷移率的限制,使得其無法達(dá)到所需求的高速調(diào)制。本論文結(jié)合新型二維材料石墨烯,利用其高載流子遷移率以及電壓可控的優(yōu)點(diǎn)制作分別工作在近紅外和中紅外波段的硅基微環(huán)調(diào)制器,得到較好的調(diào)制效果。此外本論文還設(shè)計(jì)了基于氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)的硅基微環(huán)電光調(diào)制器。最后設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了石墨烯的調(diào)制性能。主要研究內(nèi)容概括如下:1.結(jié)合電磁理論對波導(dǎo)中光的傳輸進(jìn)行討論分析。重點(diǎn)就波導(dǎo)耦合理論進(jìn)行了分析,這對微環(huán)諧振腔總線波導(dǎo)與環(huán)形波導(dǎo)間的耦合至關(guān)重要。最后本論文利用傳輸矩陣法分析了微環(huán)諧振腔的基本原理和性質(zhì),并對微環(huán)諧振器的性能參數(shù)進(jìn)行了討論分析。2.設(shè)計(jì)分析了基于石墨烯的硅基微環(huán)電光調(diào)制器,通過設(shè)計(jì)所需的脊型波導(dǎo),討論對比了不同隔離層的區(qū)別,定性分析了嵌入有石墨烯波導(dǎo)的電調(diào)諧性能。最終仿真了石墨烯硅基微環(huán)調(diào)制器,分析了其調(diào)制性能,光信號的透過率,實(shí)現(xiàn)了在1550nm下消光比為16.77dB,光帶寬為208.14GHz的微環(huán)調(diào)制器。此外,本論文仿真設(shè)計(jì)了基于硫系玻璃波導(dǎo)的中紅外微環(huán)調(diào)制器,實(shí)現(xiàn)了消光比為33.57dB,光帶寬為133GHz的中紅外波段微環(huán)調(diào)制器。本論文同時(shí)理論分析了ITO的電調(diào)諧性能,設(shè)計(jì)了基于ITO的硅基微環(huán)調(diào)制器,結(jié)果表明基于ITO的微環(huán)同樣能實(shí)現(xiàn)電光調(diào)制,得到消光比為15.15dB,光帶寬為195GHz的調(diào)制器。3.完成了對石墨烯電調(diào)諧性質(zhì)的測試,設(shè)計(jì)了基于石墨烯的D型光纖調(diào)制器,通過簡單、低成本的方法證明了石墨烯的電調(diào)諧性能。結(jié)果表明石墨烯隨著外加電場的變化能實(shí)現(xiàn)對光路內(nèi)光信號的調(diào)制。通過以上研究,充分證明了基于石墨烯或ITO硅基微環(huán)調(diào)制器的可行性,并且還具有非常好的調(diào)制性能。在光通信系統(tǒng)特別是調(diào)制器研究領(lǐng)域具有重要意義。
【圖文】：

所以，光通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)顯得尤為重要，研究能滿足日益增長的需求。信的發(fā)展歷程與介紹就是利用光進(jìn)行信息傳遞，通過光纖進(jìn)行的光通信主幾何光學(xué)可知，要實(shí)現(xiàn)光的全反射就必須要求光纖纖芯中光在光纖中的傳播如圖 1-1 所示。光纖通信的應(yīng)用產(chǎn)生了巨大的變革，光纖通信作為快速進(jìn)行信息傳遞的用光纜，光纖通信已經(jīng)使得電信鏈路能夠在更遠(yuǎn)的距離具有很低的損耗，最重要的是，光纖通信已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高些優(yōu)點(diǎn)，光纖通信系統(tǒng)廣泛地用于從主要電信骨干基礎(chǔ)布和一般的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。除了非常高的帶寬和極高的數(shù)據(jù)信號衰減少，成本低，比銅線更輕薄，抗干擾能力強(qiáng)的活性使其在機(jī)械和醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)中有著廣泛應(yīng)用。

蓋有外包層的玻璃纖維可以傳播光信號，并提出這種光纖的傳輸B/km。接著，光纖在 1970 年由康寧玻璃廠成功開發(fā)，其衰減能夠（約 20dB/km），這一成果在通信發(fā)展史上意義非凡，，為此后的發(fā)實(shí)的基礎(chǔ)。纖通信的利用從無到有，從開始的低速率到后來的高速率、寬帶寬的真正研究階段始于 1975 年左右，一直到 2000 年的 25 年期間取，其發(fā)展歷程可以分成幾個(gè)不同的階段。一代光纖通信系統(tǒng)在 0.8μm 附近工作，并使用緊湊的 GaAs 光源期間的幾次實(shí)地試驗(yàn)之后，這種系統(tǒng)于 1980 年商業(yè)化應(yīng)用[1]。比s，允許的中繼器間隔高達(dá) 10km。相對于同軸系統(tǒng)的 1km 的中繼間器間距給了系統(tǒng)設(shè)計(jì)者更大的動(dòng)力，因?yàn)槠浯蟠鬁p少了與中繼相成本。歷了第一代光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展，不到 10 年的時(shí)間，就進(jìn)行了階段多模光纖中存在的色散一直制約著通信速率的增加，通常都
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN761

【參考文獻(xiàn)】

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1 王興軍;蘇昭棠;周治平;;硅基光電子學(xué)的最新進(jìn)展[J];中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué);2015年01期

2 金錫哲,王曦;可調(diào)光衰減器(VOA)技術(shù)發(fā)展綜述[J];光通信技術(shù);2003年12期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 劉將;微環(huán)調(diào)制器及其應(yīng)用的研究[D];西安電子科技大學(xué);2010年

本文編號：2556643