本文關(guān)鍵詞：側(cè)壁長周期光柵輔助聚合物波導(dǎo)定向耦合器的研制

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【摘要】：定向耦合器與基于定向耦合器的集成光學(xué)器件廣泛用于光纖通信系統(tǒng)中光信號傳輸與處理,是波分復(fù)用器、光矩陣開關(guān)、分插復(fù)用器、濾波器、功率混合／分配器、調(diào)制器等集成光學(xué)器件的基本組成單元。利用不同空間模式作為獨(dú)立信道傳輸光信號的模分復(fù)用技術(shù)是近年為了提升光纖通信系統(tǒng)傳輸容量而提出的一門新技術(shù)。模式轉(zhuǎn)換器與模式復(fù)用／解復(fù)用器是模分復(fù)用系統(tǒng)中不可或缺的核心器件。以定向耦合器作為基本單元的模式轉(zhuǎn)換器與模式復(fù)用／解復(fù)用器,具有結(jié)構(gòu)簡單、制作成本低、制作材料多樣等優(yōu)點(diǎn),對模分復(fù)用技術(shù)的研究具有重要意義。本文以模分復(fù)用技術(shù)為背景,以光柵輔助定向耦合器為基本結(jié)構(gòu),提出了一種側(cè)壁長周期光柵輔助聚合物波導(dǎo)定向耦合器。該定向耦合器由一個單模波導(dǎo)與支持三個空間模式的少模波導(dǎo)組成；其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)單模波導(dǎo)與少模波導(dǎo)基模之間的耦合,同時(shí)要求單模波導(dǎo)基模與少模波導(dǎo)的高階模不發(fā)生耦合：側(cè)壁長周期光柵位于少模波導(dǎo)內(nèi)側(cè),用于補(bǔ)償少模波導(dǎo)與單模波導(dǎo)基模之間的模式折射率差；該定向耦合器制作材料為聚合物,芯層與包層材料分別為EpoCore與EpoClad。論文對提出的側(cè)壁長周期光柵輔助聚合物波導(dǎo)定向耦合器進(jìn)行了仿真工作,并進(jìn)行了實(shí)物制作,從理論與實(shí)驗(yàn)兩個角度證明了該方案的可行性。從模式復(fù)用技術(shù)的角度出發(fā),本文提出的側(cè)壁長周期光柵輔助聚合物波導(dǎo)定向耦合器實(shí)現(xiàn)了模式復(fù)用／解復(fù)用器中基模信道的復(fù)用／解復(fù)用。論文的主要工作如下：(1)從耦合模理論出發(fā),分析了對稱定向耦合器、非對稱定向耦合器、光柵輔助定向耦合器的基本工作原理。(2)對提出的側(cè)壁長周期光柵輔助聚合物波導(dǎo)定向耦合器進(jìn)行了建模與仿真工作,確定了定向耦合器的各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù),如單模波導(dǎo)與少模波導(dǎo)的寬度、厚度、兩者之間的間距、光柵周期、光柵深度、耦合長度等。(3)在實(shí)驗(yàn)中通過旋涂、光刻、顯影、固化等工藝步驟,成功制作了符合設(shè)計(jì)參數(shù)要求的側(cè)壁長周期光柵輔助定向耦合器實(shí)驗(yàn)室原型器件。(4)所制作的側(cè)壁長周期光柵輔助聚合物波導(dǎo)定向耦合器的測試與分析,測試了器件的紅外近場光斑,測量了所制作的定向耦合器的光譜特性及其熱調(diào)諧特性,測量了單模波導(dǎo)與少模波導(dǎo)基模的傳輸損耗,以及側(cè)壁長周期光柵對少模波導(dǎo)基模引起的額外損耗,最后對器件的性能進(jìn)行了分析討論。
【關(guān)鍵詞】：定向耦合器 長周期光柵 模式復(fù)用/解復(fù)用器 聚合物
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN622.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 緒論13-20
• 1.1 定向耦合器的研究背景、目的與意義13-14
• 1.2 定向耦合器國內(nèi)外發(fā)展歷史與現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 光纖定向耦合器14-15
• 1.2.2 無機(jī)光波導(dǎo)定向耦合器15-16
• 1.2.3 聚合物光波導(dǎo)定向耦合器16
• 1.2.4 光柵輔助定向耦合器16-17
• 1.3 模分復(fù)用系統(tǒng)簡介17-18
• 1.4 本論文的研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排18-20
• 第二章 定向耦合器的工作原理20-30
• 2.1 耦合模理論20-24
• 2.2 對稱定向耦合器24-25
• 2.3 非對稱定向耦合器25-27
• 2.4 光柵輔助定向耦合器27-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章 側(cè)壁長周期光柵輔助聚合物波導(dǎo)定向耦合器的設(shè)計(jì)30-43
• 3.1 棱鏡耦合儀測量EpoCore與EpoClad材料折射率30-31
• 3.2 有效折射率法求矩形波導(dǎo)色散曲線31-35
• 3.3 器件的模型35-38
• 3.4 器件的工作目標(biāo)38-40
• 3.5 器件的仿真結(jié)果40-42
• 3.6 本章小結(jié)42-43
• 第四章 側(cè)壁長周期光柵輔助聚合物波導(dǎo)定向耦合器的制作43-49
• 4.1 掩膜版的設(shè)計(jì)與制作43-44
• 4.2 器件的制作流程44-48
• 4.3 本章小結(jié)48-49
• 第五章 側(cè)壁長周期光柵輔助聚合物波導(dǎo)定向耦合器的測試49-66
• 5.1 紅外近場光斑圖案49-53
• 5.2 光譜特性測試結(jié)果53-64
• 5.2.1 第一組光譜測試結(jié)果53-59
• 5.2.2 第二組光譜測試結(jié)果59-64
• 5.3 損耗特性測試64-65
• 5.4 本章小節(jié)65-66
• 第六章 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 總結(jié)66-67
• 6.2 展望67-68
• 致謝68-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 碩士研究生期間取得的研究成果72

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：1126643