發(fā)布時間：2023-04-27 20:49

　　與集成電路芯片相比,集成光子芯片具有能耗低、速度快和帶寬大等優(yōu)點,在信息等領(lǐng)域得到了極大的關(guān)注。在集成光子芯片中,集成光波導和光學微諧振腔是最主要的器件單元。集成光波導一般用于單一芯片不同器件的互聯(lián),而光經(jīng)過長距離傳輸后耦合進入芯片以及不同芯片之間的互聯(lián)需要光纖連接。因此,光纖與集成光波導的耦合十分關(guān)鍵。受限于光纖和集成光波導的模場匹配,兩者之間難以獲得高的耦合效率。而微納光纖,由于其具有直徑靈活可控、體積小、重量輕、損耗低、光場束縛強以及倏逝場大等特點,可以解決集成光波導的耦合難題;同時,微納光纖由普通光纖拉錐而成,具有與普通光纖無縫、無損連接等特點。結(jié)合上述特性,微納光纖為提高光耦合效率以及增加器件集成度方面帶來了新的機遇。本文從微納光纖和集成光子器件(集成光波導和回音壁模式微腔)出發(fā),系統(tǒng)而深入地分析了如何將光高效地耦合進入集成光子器件;同時,探討了微納光纖耦合的回音壁模式微腔在光學傳感以及非線性光學方向的應(yīng)用。本文主要內(nèi)容如下:本論文的第一部分,主要論述高品質(zhì)微納光纖制備方面的工作。采用“火焰刷”技術(shù)制備了直徑可控(<3 nm)的短腰微納光纖和高透過率(99.4%)長腰微...

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 回音壁模式微腔簡介
        1.2.1 回音壁模式方程
        1.2.2 回音壁模式微腔基本性質(zhì)
            1.2.2.1 回音壁模式微腔品質(zhì)因子
            1.2.2.2 回音壁模式微腔模式體積
        1.2.3 回音壁模式微腔耦合
        1.2.4 回音壁模式微腔應(yīng)用
            1.2.4.1 回音壁模式微腔在光學傳感中的應(yīng)用
            1.2.4.2 回音壁模式微腔在非線性光學中的應(yīng)用
    1.3 單光子探測器簡介
        1.3.1 單光子探測器性能指標
        1.3.2 單光子探測器分類
            1.3.2.1 光電倍增管
            1.3.2.2 雪崩光電二極管
            1.3.2.3 上轉(zhuǎn)換單光子探測器
    1.4 微納光纖簡介
        1.4.1 微納光纖基本性質(zhì)
        1.4.2 微納光纖基本應(yīng)用
    1.5 本論文的研究工作和內(nèi)容安排
第2章 高品質(zhì)微納光纖制備
    2.1 引言
    2.2 微納光纖形貌理論模型
    2.3 微納光纖絕熱模型
    2.4 高透過率直徑可控微納光纖制備
    2.5 高透過率超長腰微納光纖制備
    2.6 本章小節(jié)
第3章 基于微納光纖近場耦合的回音壁模式光學微腔
    3.1 引言
    3.2 片上聚合物SU-8微腔的光學傳感
        3.2.1 SU-8微腔的制備
        3.2.2 SU-8微腔的封裝
        3.2.3 SU-8微腔的溫度傳感
        3.2.4 小節(jié)
    3.3 片上鈮酸鋰微腔的非線性光學
        3.3.1 片上鈮酸鋰單盤微腔寬帶準相位匹配諧波產(chǎn)生
            3.3.1.1 準相位匹配
            3.3.1.2 單盤微腔制備
            3.3.1.3 單盤微腔非線性實驗
            3.3.1.4 討論
            3.3.1.5 小節(jié)
        3.3.2 片上鈮酸鋰雙盤微腔的強非線性光學
            3.3.2.1 強耦合理論
            3.3.2.2 雙盤微腔制備
            3.3.2.3 雙盤微腔非線性實驗
            3.3.2.4 討論
            3.3.2.5 小節(jié)
    3.4 本章小節(jié)
第4章 基于微納光纖模場匹配的鈮酸鋰集成波導器件
    4.1 引言
    4.2 耦合模理論
    4.3 微納光纖耦合上轉(zhuǎn)換單光子探測器
        4.3.1 非線性耦合波方程
        4.3.2 微納光纖耦合反質(zhì)子交換鈮酸鋰波導
            4.3.2.1 微納光纖耦合反質(zhì)子交換鈮酸鋰波導數(shù)值仿真
            4.3.2.2 微納光纖套管制備
            4.3.2.3 微納光纖耦合反質(zhì)子交換鈮酸鋰波導實驗
        4.3.3 上轉(zhuǎn)換單光子探測器制備及其性能分析
            4.3.3.1 上轉(zhuǎn)換單光子探測器制備
            4.3.3.2 上轉(zhuǎn)換單光子探測器性能分析
        4.3.4 討論
    4.4 微納光纖耦合LNOI波導
        4.4.1 LNOI單模波導制備
        4.4.2 微納光纖耦合LNOI波導數(shù)值仿真
        4.4.3 微納光纖制備
        4.4.4 微納光纖耦合LNOI波導實驗
        4.4.5 討論
    4.5 本章小節(jié)
第5章 總結(jié)與展望
參考文獻
作者簡歷



本文編號：3803035