【摘要】：作為大容量光纖傳輸系統(tǒng)和高速光電信息處理系統(tǒng)中的關鍵器件,電光調制器成為了國內外研究的熱點,目前迫切需要研制小尺寸的高速電光調制器。本文選取了PLZT(鋯鈦酸鉛鑭,Pb_(1-x)La_x(Zr_yTi_(1-y))_(1-x/4)O_3)鐵電陶瓷薄膜材料作為研究對象,重點對集成化PLZT電光調制器及其行波電極系統(tǒng)進行了設計與制備,并對其工作特性進行了測試。PLZT是一種較為新型的透明鐵電陶瓷材料,其電光系數大、折射率高、透光性好,用其制備的電光器件具有半波電壓小、功耗低、偏振不敏感等優(yōu)點。本文設計基于PLZT薄膜的脊型光波導結構,利用有效折射率法計算介質的有效折射率參數。該參數不僅對光波導設計有參考價值,也對電極系統(tǒng)中波速匹配和阻抗匹配產生重要影響。在對光波導結構參數的設計中,采用馬赫-曾德(M-Z)干涉儀結構作為調制器電光相互作用區(qū),利用光束傳播法模擬計算出光波導性能參數并對其進行優(yōu)化,模擬結果顯示在光波導脊高0.6μm,調制臂長度為10mm時,可以達到的調制深度超過了90%。電極結構是影響電光調制器的關鍵因素,本文根據微波傳輸線基本理論,利用HFSS對PLZT電光調制器的電極系統(tǒng)進行了仿真設計。采用共面波導(CPW)型的行波電極結構,對金電極厚度、電極寬度、電極間距、緩沖層厚度對波速匹配和特征阻抗的影響進行了詳細研究,利用它們之間的變化關系優(yōu)化設計電極尺寸。對相互作用區(qū)、過渡區(qū)、接口區(qū)進行了分塊設計,并結合S參數,對相互作用區(qū)長度、過渡區(qū)倒角半徑、接口區(qū)直線距離進行設計優(yōu)化,最終得到3dB帶寬為10GHz左右,半波電壓為20.6V,整體尺寸不超過1cm~2的CPW行波電極系統(tǒng)。最后,通過紫外光刻、等離子反應刻蝕、電鍍、切割拋光等工藝流程制備出了PLZT電光調制器樣品,利用光波測試系統(tǒng)、矢量網絡分析儀、光譜儀等設備搭建測試平臺,對制備出的調制器樣品進行了性能測試。測試得到芯片片上損耗為10.83dB、半波電壓為24V左右、帶寬為2GHz,實驗結果與模擬結果基本相符。
【圖文】：

圖 1-2 目前已商用的 1550nm 波段的 40GHz 鈮酸鋰調制器爾實驗室 S.E.Miller 首次提出了“集成光學”的概念[學器件已進入大規(guī)模應用階段。然而因為 LiNbO3材料與其它器件如光耦合器等集成在同一基底上，無法在集始尋找可以進行集成的電光材料。加州大學洛杉磯分校電子工程系的王文生與道爾頓等人器，，其 3dB 帶寬為 18GHz；1995 年，他們又將同一調 40GHz，解決方法就是采用了微沖接頭和光外差方法提高了很多。在上世紀 90 年代飛速發(fā)展的時期，因為越好，人們都確信電光聚合物材料調制器能夠很快走。然而之后的很長一段時間里，聚合物電光調制器的發(fā)電光材料的穩(wěn)定性和損耗等問題一直沒有得到很好地料穩(wěn)定性差，并且在生產時需要人工對其進行電極化

圖 1-3 Si 基 PLZT 光波導調制器Mercante 團隊制作出了基于薄膜 L限性，但其實現了 110GHz 的超與想象。高校及科研院所對電光調制器進大學、哈爾濱工業(yè)大學和電子科品進行測試和分析，另一方面也器件。但是，與國外相比仍存在制備出高性能的實用化器件。制器及其行波電極系統(tǒng)進行分析
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN761

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 董小偉,裴麗,李彬,簡水生;新型高速電光調制器[J];光通信研究;2003年04期

2 ;40GHz鈮酸鋰電光調制器[J];中國計量學院學報;2001年02期

3 沈啟舜,龔小成,瞿文詠;用數值分析方法設計波導電光調制器[J];光纖與電纜及其應用技術;1994年06期

4 徐淦卿;法布里—珀羅腔電光調制器[J];電子器件;1988年02期

5 程干超,錢志強,唐光奎,宋文保;KTP晶體的生長及光學性質[J];人工晶體;1988年Z1期

6 金光海,陳蘭君,蘇福義,宋立然;雙穩(wěn)鈮酸鋰電光調制器的超線性調制[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;1988年05期

7 晴天;;用于信息處理的40通道鈮酸鋰電光調制器集成光路[J];激光與光電子學進展;1989年02期

8 學身;;電光調制器[J];激光與紅外;1982年02期

9 張啟英;劉亞剛;;穩(wěn)定性強的電光調制器反饋控制系統(tǒng)[J];激光雜志;2017年11期

10 李永倩;孟祥騰;安琪;呂安強;王躍;王宇;;電光調制器自適應偏振控制系統(tǒng)設計與實現[J];紅外與激光工程;2015年06期

相關會議論文 前10條

1 俞寬新;龐兆廣;何士雅;范瑜f[;郭明江;;中心頻率可變的光纖聲電光調制器[A];全國第十二次光纖通信暨第十三屆集成光學學術會議論文集[C];2005年

2 黃成功;陳福深;;高速聚合物電光調制器的制備技術[A];2006中國西部青年通信學術會議論文集[C];2006年

3 趙業(yè)權;徐玉恒;王躍森;李銘華;孫光躍;王家昌;;LN和Mg:LN晶體電光調制器[A];第四屆全國光電技術與系統(tǒng)學術會議論文集[C];1991年

4 隋展;王朝章;李明忠;梁樾;陳良民;秦興武;丁磊;滿永在;;高速KTP電光調制器[A];中國工程物理研究院科技年報（1999）[C];1999年

5 孫杰;高偉男;侯阿臨;劉鴻飛;衣茂斌;張大明;;基于有機無機雜化材料制備的M-Z型電光調制器[A];中國光學學會2006年學術大會論文摘要集[C];2006年

6 甘慶云;高致慧;萬俊康;;新型結構超寬帶LiNbO_3電光調制器的優(yōu)化設計[A];大珩先生九十華誕文集暨中國光學學會2004年學術大會論文集[C];2004年

7 周桂蓉;馮寧寧;方大綱;;運用全波離散鏡象理論計算二維空域格林函數(二):數值結果[A];1999年全國微波毫米波會議論文集(上冊)[C];1999年

8 周桂蓉;馮寧寧;方大綱;;運用全波離散鏡象理論計算二維空域格林函數(三):應用[A];1999年全國微波毫米波會議論文集(上冊)[C];1999年

9 彭海波;張陽;楊洲;余志濱;鹿飛;吳伯瑜;宋瓊;羅淑云;;非線性光學聚合物電極化研究[A];全國第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學學術會議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

10 宋牟平;謝杭;楊紀超;;雙層硅基馬赫-曾德爾電光調制器的動態(tài)性能[A];中國光學學會2011年學術大會摘要集[C];2011年

相關重要報紙文章 前3條

1 記者 馮衛(wèi)東;迄今世界最小電光調制器問世[N];科技日報;2018年

2 張巍巍;美研制出時間上“隱藏事件”的裝置[N];科技日報;2012年

3 實習生 閔航邋本報記者 畢瑋琳;創(chuàng)業(yè)孵化器[N];吉林日報;2008年

相關博士學位論文 前10條

1 甘小勇;高速鈮酸鋰波導電光調制器關鍵技術研究[D];電子科技大學;2004年

2 侯阿臨;極化聚合物電光調制器的基礎研究[D];吉林大學;2007年

3 崔丹鳳;集成垂直耦合結構的光波導電光調制器研究[D];中北大學;2014年

4 朱�？�;全硅高階電光調制器與光電探測器的研究[D];上海交通大學;2015年

5 詹偉達;大功率、高速率電光調制技術研究[D];長春理工大學;2011年

6 孫杰;基于加載條形光波導的極化聚合物電光調制器的研究[D];吉林大學;2009年

7 李建威;高速光電探測器頻率響應特性測試研究[D];南開大學;2010年

8 周會娟;基于受激布里淵散射的分布式光纖傳感系統(tǒng)及其應用研究[D];國防科學技術大學;2012年

9 楊龍志;基于ε大范圍可調材料的光調制器件的研究[D];浙江大學;2016年

10 彭靜;鈦酸鋇系鐵電薄膜的制備及光學和光電行為研究[D];武漢大學;2013年

相關碩士學位論文 前10條

1 曹志軍;硅基電光調制器的研制[D];貴州大學;2018年

2 劉暢;PLZT波導電光調制器及其行波電極系統(tǒng)設計與優(yōu)化[D];東南大學;2018年

3 王軍寶;鈮酸鋰電光調制器及Radio over Fiber組網設計[D];山東大學;2018年

4 郝崇正;電光調制器偏置點控制技術研究[D];長春理工大學;2018年

5 于振聲;光載射頻通信系統(tǒng)中電光調制器偏壓控制技術研究[D];西安電子科技大學;2018年

6 熊春曉;基于級聯雙驅電光調制器的光頻梳產生及其在光接入網的應用[D];華中科技大學;2017年

7 張治恒;基于FPGA的MZ電光調制器偏置電壓控制系統(tǒng)的設計[D];天津大學;2018年

8 肖佳;基于并聯電光調制器的微波光子下變頻技術研究[D];北京郵電大學;2018年

9 閆文龍;用于光纖陀螺中的電光調制器的設計[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

10 劉江濤;電光調制器自動偏置控制系統(tǒng)及裝置研究[D];長春理工大學;2008年

本文編號：2611794