隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái),信息交互產(chǎn)生的龐大數(shù)據(jù)量對(duì)通信系統(tǒng)的帶寬和速度提出了更高的要求。硅基光電子技術(shù)以其器件尺寸小、無(wú)焦耳熱損耗、CMOS工藝兼容等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)成為支撐新一代光通信、光互連的核心技術(shù)之一。在越來(lái)越多的光學(xué)元器件完成硅基平臺(tái)集成后,集成光學(xué)芯片也逐漸走向了實(shí)際應(yīng)用,但系統(tǒng)中以光隔離器和光環(huán)行器為代表的非互易光學(xué)器件仍使用分立器件,嚴(yán)重制約了硅基光電子技術(shù)的成本和應(yīng)用范圍。因此對(duì)于集成非互易光學(xué)器件的研究,擁有巨大的實(shí)用價(jià)值。本文以基于磁光非互易移相效應(yīng)的硅基集成非互易光學(xué)器件為研究對(duì)象,闡釋了集成硅基光電子器件中常用的磁光效應(yīng)原理及導(dǎo)波光學(xué)原理,討論了硅基集成磁光波導(dǎo)器件中的非互易傳輸原理,設(shè)計(jì)了兩種寬帶硅基磁光非互易器件,并采用單片集成的技術(shù)路線(xiàn)將磁光材料與硅基光波導(dǎo)型器件集成。主要工作分為以下兩部分:（1）MZI型磁光隔離器。通過(guò)新型器件設(shè)計(jì),顯著減小器件至400μm×210μm,并使器件可在單向磁場(chǎng)下工作。通過(guò)優(yōu)化偏振旋轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)、3 dB耦合器結(jié)構(gòu)和磁光材料沉積窗口結(jié)構(gòu),降低了器件插入損耗,最終實(shí)現(xiàn)了低損耗單片集成的TE及TM模式寬帶磁光隔離器的設(shè)計(jì)及制備。實(shí)驗(yàn)制備的T... 

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及研究意義
    1.2 磁光非互易器件的國(guó)際國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展
        1.2.1 集成磁光非互易器件的發(fā)展歷程
        1.2.2 硅基集成磁光非互易器件的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 本論文的工作方向及工作內(nèi)容
第二章 理論及實(shí)驗(yàn)分析方法
    2.1 磁光材料及磁光效應(yīng)理論
        2.1.1 磁光材料結(jié)構(gòu)及性質(zhì)
            2.1.1.1 釔鐵石榴石
            2.1.1.2 鈰摻雜的釔鐵石榴石
        2.1.2 磁光效應(yīng)原理
            2.1.2.1 磁光法拉第效應(yīng)
            2.1.2.2 磁光非互易移相效應(yīng)
    2.2 波導(dǎo)器件模式傳輸理論
        2.2.1 模式耦合原理
            2.2.1.1 模式耦合公式
            2.2.1.2 均勻介質(zhì)波導(dǎo)模式間的正交關(guān)系
            2.2.1.3 耦合系數(shù)
            2.2.1.4 模式演變
            2.2.1.5 定向耦合原理
        2.2.2 多模干涉原理
    2.3 數(shù)值仿真方法
        2.3.1 有限元法
        2.3.2 有限時(shí)域差分法
    2.4 實(shí)驗(yàn)方法
        2.4.1 干法及濕法刻蝕方法
        2.4.2 磁光材料制備方法
        2.4.3 器件測(cè)試及表征方法
第三章 硅基集成馬赫-曾德?tīng)栃痛殴飧綦x器的設(shè)計(jì)及制備
    3.1 馬赫-曾德?tīng)栃痛殴飧綦x器工作原理
    3.2 馬赫-曾德?tīng)栃痛殴飧綦x器設(shè)計(jì)方案
        3.2.1 Si/Ce:YIG磁光波導(dǎo)設(shè)計(jì)
        3.2.2 多模干涉型3 dB耦合器設(shè)計(jì)
    3.3 MZI型光隔離器制備和測(cè)試
    3.4 器件損耗分析
    3.5 基于偏振旋轉(zhuǎn)器的TE模式磁光隔離器設(shè)計(jì)
        3.5.1 3 dB耦合器設(shè)計(jì)
        3.5.2 漸變窗口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.5.3 偏振旋轉(zhuǎn)器設(shè)計(jì)
    3.6 器件制備和測(cè)試
    3.7 本章小結(jié)
第四章 多模干涉型磁光環(huán)行器的設(shè)計(jì)及制備
    4.1 多模干涉型光環(huán)行器工作原理
    4.2 多模干涉型環(huán)行器設(shè)計(jì)
        4.2.1 磁光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        4.2.2 寬帶3 dB耦合器設(shè)計(jì)
        4.2.3 寬帶器件設(shè)計(jì)
    4.3 器件性能仿真
    4.4 器件制備及表征
        4.4.1 器件制備流程
        4.4.2 器件刻蝕工藝
        4.4.3 磁光材料生長(zhǎng)
        4.4.4 器件制備存在的問(wèn)題分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果



本文編號(hào)：3676781