本文關鍵詞：光時域微分器的研究與優(yōu)化設計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：開發(fā)以電子和光子為信息載體的硅基大規(guī)模集成技術已經(jīng)成為信息技術發(fā)展的必然趨勢。全光信息處理作為全光通信的關鍵技術受到越來越多研究者的青睞。光時域微分器在全光信息處理領域有著廣泛的應用。本文圍繞光時域微分器的原理,基于波導耦合理論,討論了四種實現(xiàn)光時域微分器的方案,這四種方案分別為基于微環(huán)諧振器的光時域微分器、基于自耦合諧振器的光時域微分器、基于并聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器和串聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器的光時域微分器。本文分別對這四種光時域微分器的實現(xiàn)方案進行了微分特性研究和仿真分析,主要完成的工作如下:首先闡述了光時域微分器的研究意義和發(fā)展現(xiàn)狀,分析和總結了現(xiàn)有的幾種光時域微分器的實現(xiàn)方案。利用耦合模理論,深入分析了直-直波導耦合和直-彎波導耦合以及彎-彎波導耦合的耦合機理。仿真分析了定向耦合器耦合過程中傳輸功率的變化,驗證了波導彎曲耦合過程中耦合系數(shù)與波導彎曲半徑和兩波導間距的變化關系。其次對微環(huán)諧振器和自耦合諧振器的頻譜特性進行了分析,對二者實現(xiàn)光時域微分器的原理做了理論推導并通過仿真驗證了二者實現(xiàn)微分器的可能性。令二者的傳輸頻譜與理想微分器的傳輸頻譜對比,證明了二者均可在臨界耦合狀態(tài)下實現(xiàn)1階微分效果,在過耦合狀態(tài)下實現(xiàn)2階微分效果。將高斯脈沖輸入用來實現(xiàn)光時域微分器的微環(huán)諧振器和自耦合諧振器中,通過數(shù)值模擬,分析二者實現(xiàn)1階微分和2階微分的微分效果。最后基于微環(huán)諧振器和自耦合諧振器的耦合理論和工作機理,提出了并聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器和串聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器兩種實現(xiàn)光時域微分器的方案。利用耦合模理論,推導出二者的傳輸函數(shù),在此基礎上仿真分析了二者的傳輸特性,證明了并聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器在滿足一定條件下可實現(xiàn)0.46階和1.25階的光時域微分器,串聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器在滿足一定條件下可實現(xiàn)0.7階和1.3階的光時域微分器。要實現(xiàn)光時域微分器的操作,需要通過濾波器的轉接,所以,找到濾波器的傳輸函數(shù)就顯得十分重要。在此基礎上,利用MATLAB對濾波器傳輸函數(shù)進行模擬,找到理想的傳輸頻譜,并對提出的光時域微分器的理論進行模擬,分析得到的譜線圖,為接下來的更深層次的研究提供理論上的支持。
【關鍵詞】：光時域微分器 耦合模理論 微環(huán)諧振器 自耦合諧振器
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 光時域微分器的研究意義9-10
• 1.2 光時域微分器的發(fā)展10-14
• 1.3 本論文的主要研究工作14-16
• 2 波導耦合分析16-26
• 2.1 波導的定向耦合16-20
• 2.1.1 理論分析16-19
• 2.1.2 數(shù)值計算與仿真19-20
• 2.2 波導的彎曲耦合20-25
• 2.2.1 理論分析20-24
• 2.2.2 數(shù)值計算與仿真24-25
• 2.3 本章小結25-26
• 3 基于微環(huán)諧振器的光時域微分器26-36
• 3.1 微環(huán)諧振器26
• 3.2 微環(huán)諧振器的濾波特性分析26-32
• 3.2.1 微環(huán)諧振器的傳輸頻譜分析26-29
• 3.2.2 微環(huán)諧振器的基本參數(shù)29-32
• 3.3 微環(huán)諧振器實現(xiàn)微分器的原理32-35
• 3.3.1 微環(huán)諧振器實現(xiàn)微分器的理論依據(jù)32-33
• 3.3.2 微環(huán)諧振器實現(xiàn)微分器的仿真分析33-35
• 3.4 本章小結35-36
• 4 基于自耦合諧振器的光時域微分器36-43
• 4.1 自耦合諧振器的工作原理36-37
• 4.2 自耦合諧振器的傳輸函數(shù)推導37-39
• 4.3 自耦合諧振器的傳輸頻譜分析39-40
• 4.4 自耦合諧振器的微分應用40-42
• 4.5 本章小結42-43
• 5 基于自耦合諧振器優(yōu)化結構的光時域微分器43-57
• 5.1 并聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器43-48
• 5.1.1 并聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器的傳輸函數(shù)推導43-44
• 5.1.2 并聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器的傳輸頻譜分析44-46
• 5.1.3 并聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器的微分應用46-48
• 5.2 串聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器48-56
• 5.2.1 串聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器的傳輸函數(shù)推導48-50
• 5.2.2 串聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器的傳輸頻譜分析50-54
• 5.2.3 串聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器的微分應用54-56
• 5.3 本章小結56-57
• 結論57-59
• 致謝59-60
• 參考文獻60-63
• 攻讀學位期間的研究成果63

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本文編號：338741