近幾十年來實現(xiàn)特定功能的集成光波導器件快速發(fā)展,成為光通信產(chǎn)業(yè)迅速提升的主要推動力,但是光波導器件存在眾多技術分支,其結構和形態(tài)各異,并且其長時間以來技術標準不統(tǒng)一,導致在異種光波導器件進行光互聯(lián)時存在模場失配巨大、兼容性差等瓶頸,高效率的集成光波導耦合技術是解決該問題的關鍵。集成光波導耦合技術的理論基礎主要是嚴格耦合波理論,本文中耦合光柵初始設計均以此為理論依據(jù),在完成初步設計后運用FDTD數(shù)值分析法對其進行仿真優(yōu)化。波導耦合器件基底材料主要有硅基、氮化硅、磷化銦等,目前主流以硅基為基礎,典型的耦合器件有光柵耦合器、光濾波器、光分束器等。本文的工作主要致力于研究集成光波導耦合技術,解決光波導器件耦合效率低、耦合難的技術問題,研究方法為:基于光波導耦合理論,對光柵耦合器件的耦合條件進行研究并建立耦合模型,基于模型分析光波導耦合器件典型結構參數(shù)與耦合效率傳遞關系,并結合仿真計算進行優(yōu)化及設計輸出。本文中選取基于SOI(Silicon-On-Insulator)結構的光柵耦合器為主要研究對象,主要完成的工作包括:(1)基于設計理論中布拉格條件、嚴格耦合波理論等進行了相關推導和耦合模型建立,...

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 集成光波導耦合技術研究意義
    1.2 集成光波導耦合技術分類
        1.2.1 間接耦合
        1.2.2 直接耦合
        1.2.3 耦合方案對比
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的主要研究工作
第二章 集成光波導光柵耦合器件的工作原理和計算方法
    2.1 光柵耦合器結構和工作原理
    2.2 布拉格條件
    2.3 嚴格耦合波解析法
    2.4 數(shù)值方法
        2.4.1 光束傳播方法(BPM)
        2.4.2 有限時域差分FDTD
    2.5 優(yōu)化方法
        2.5.1 粒子群優(yōu)化(Particle Swarm Optimization,PSO)
        2.5.2 伴隨優(yōu)化(Adjoint method)
    2.6 本章小結
第三章 光柵耦合器件參數(shù)特性分析
    3.1 基本結構
    3.2 波導層厚度h
    3.3 光柵周期T
    3.4 SiO₂層厚度
    3.5 反射層
    3.6 入射角度θ
    3.7 本章小結
第四章 一種大帶寬高效率光柵耦合器設計
    4.1 大帶寬高效率光柵耦合器設計
        4.1.1 設計的光柵耦合器基本結構
        4.1.2 參數(shù)選取
    4.2波導層材料替換為Si₃N4

    4.3 波導層材料替換為InP
    4.4 本章小結
第五章 集成光波導制備工藝及誤差分析
    5.1 光波導制作流程
    5.2 光刻技術
        5.2.1 曝光技術
        5.2.2 感應等離子體刻蝕技術
    5.3 誤差分析
    5.4 本章小結
第六章 全文總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
致謝
參考文獻
研究生期間的研究成果



本文編號：3802338

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