集成光學是集光電子學、光波導理論、激光技術(shù)和微電子學等于一體的交叉學科,主要研究和開發(fā)光通信、光學信息處理、光子計算機和光傳感等所需的多功能、穩(wěn)定、可靠的光集成體系和混合光電集成體系。在集成光路中,把各個分立元件連結(jié)起來的關(guān)鍵元件就是光波導,其中平板光波導是集成光學中非常重要的一種波導模型,它的導模和輻射模的場分布相對簡單,另外它還是各種復(fù)雜光波導的基本單元。因此,本文提出了使用矩陣理論來研究平板光波導的傳播模式的方法。光源小型化對于集成光路是非常重要的,芯片上的單片光源對光互連來說是絕對必要的。因此,本文提出了一種將邊發(fā)射激光器與硅波導耦合的設(shè)計方法。光纖與硅波導的耦合是集成光子學中實現(xiàn)芯片與芯片互聯(lián)時的基本問題。因此,本文提出了一種使用等離子體波導實現(xiàn)光纖與硅波導耦合的設(shè)計方法。這三部分的主要工作如下:（1）平板光波導又稱二維平面光波導,可以看成多層的堆棧,當平面波入射在層狀介質(zhì)中,在每一層邊界上發(fā)生反射和透射,此時,可以使用矩陣方法來表示各層介質(zhì)邊界上的前向和后向波的復(fù)振幅,并寫出傳輸矩陣。在導波模式下,二維波導在邊界上可以認為沒有輸入只有輸出,此時傳輸矩陣的復(fù)元素D=0,我們可... 

【文章來源】：重慶大學重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 問題的提出及研究意義
        1.2.1 問題的提出
        1.2.2 研究的意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 平板光波導基本理論的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 半導體激光器與硅波導耦合的研究現(xiàn)狀
        1.3.3 光纖與硅波導耦合的研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究的目的和研究內(nèi)容
        1.4.1 本文研究的目的
        1.4.2 本文研究的內(nèi)容
2 光波導的理論分析與光波導耦合
    2.1 引言
    2.2 平板光波導的理論分析
        2.2.1 光波導的射線分析法
        2.2.2 光波導的電磁分析法
    2.3 矩形波導的分析基礎(chǔ)
    2.4 光波導器件和傳感器
    2.5 光耦合
    2.6 時域有限差分法
    2.7 支持向量機在耦合器設(shè)計中的回歸分析
        2.7.1 統(tǒng)計學習理論和支持向量機
        2.7.2 支持向量機參數(shù)優(yōu)化
        2.7.3 支持向量回歸模型的性能評價
3 平板光波導的矩陣方法研究
    3.1 矩陣方法
        3.1.1 矩陣方法理論
        3.1.2 傳輸矩陣模式
    3.2 平板光波導的邊界條件
    3.3 結(jié)果分析
        3.3.1 階躍折射率波導
        3.3.2 漸變折射率波導
        3.3.3 槽波導
        3.3.4 等離子體波導
    3.4 小結(jié)
4 半導體激光器與硅波導的耦合研究
    4.1 半導體激光器
        4.1.1 半導體激光器的發(fā)展
        4.1.2 半導體激光器的工作原理
    4.2 耦合器的設(shè)計
    4.3 耦合結(jié)果分析
        4.3.1 InGaAsP/InP激光器耦合效率
        4.3.2 Ge/Si氧化物激光器耦合效率
    4.4 耦合損耗分析
        4.4.1 InGaAsP/InP激光器耦合損耗
        4.4.2 Ge/Si氧化物激光器耦合損耗
    4.5 基于支持向量機的耦合效率回歸分析
    4.6 小結(jié)
5 光纖與硅波導的耦合研究
    5.1 引言
    5.2 耦合器的設(shè)計
    5.3 耦合結(jié)果分析
        5.3.1 等離子體波導模式匹配
        5.3.2 硅波導模式匹配
        5.3.3 耦合效率與間隙、橫向偏移和縱向偏移的關(guān)系
        5.3.4 光譜特性分析
    5.4 基于支持向量機的耦合效率回歸分析
    5.5 小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 后續(xù)研究工作的展望
參考文獻
附錄
    A 作者在攻讀博士學位期間發(fā)表及完成的論文
    B 作者在攻讀學位期間參加的項目
    C 學位論文數(shù)據(jù)集
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Configuration of an optical waveguide interconnect mesh network based on EOPCB[J]. 羅風光,宗良佳.  Chinese Optics Letters. 2010(02)
[2]基于4×4 mesh光互連網(wǎng)絡(luò)的EOPCB設(shè)計[J]. 李斌,羅風光,余志華,周偉林.  華中科技大學學報(自然科學版). 2009(12)
[3]基于時域有限差分法分析等離子波導和介質(zhì)波導耦合[J]. 王小龍,張波.  應(yīng)用光學. 2009(05)
[4]蟻群算法理論及應(yīng)用研究[J]. 吳詩娟,李旭偉.  硅谷. 2009(03)
[5]一種有效的全局優(yōu)化算法——模擬退火算法[J]. 汪靈枝,周優(yōu)軍.  柳州師專學報. 2005(02)
[6]蟻群算法的理論與應(yīng)用[J]. 王劍,李平,楊春節(jié).  機電工程. 2003(05)
[7]高功率二極管激光器的技術(shù)現(xiàn)狀、工業(yè)應(yīng)用及未來展望[J]. 宋曉舒.  光機電信息. 2003(08)
[8]各種激光器在生物醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用——從顯微術(shù)到外科手術(shù)[J]. 王立斌.  光機電信息. 2002(12)
[9]高功率激光二極管陣列及其應(yīng)用[J]. 王樂,曹玉蓮,劉云,王立軍.  吉林大學學報(信息科學版). 2002(02)
[10]激光在現(xiàn)代軍事中的應(yīng)用[J]. 王樂.  光機電信息. 2002(06)

博士論文
[1]基于SVR的碳基及其復(fù)合材料的物理性能研究[D]. 程文德.重慶大學 2017

碩士論文
[1]表面等離子體波導研究與折射率傳感器設(shè)計[D]. 李敏鈺.北京交通大學 2010



本文編號：3107646