本文關鍵詞：側壁長周期光柵輔助聚合物波導定向耦合器的研制

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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,是波分復用器、光矩陣開關、分插復用器、濾波器、功率混合／分配器、調制器等集成光學器件的基本組成單元。利用不同空間模式作為獨立信道傳輸光信號的模分復用技術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。模式轉換器與模式復用／解復用器是模分復用系統(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換器與模式復用／解復用器,具有結構簡單、制作成本低、制作材料多樣等優(yōu)點,對模分復用技術的研究具有重要意義。本文以模分復用技術為背景,以光柵輔助定向耦合器為基本結構,提出了一種側壁長周期光柵輔助聚合物波導定向耦合器。該定向耦合器由一個單模波導與支持三個空間模式的少模波導組成；其目標是實現單模波導與少模波導基模之間的耦合,同時要求單模波導基模與少模波導的高階模不發(fā)生耦合：側壁長周期光柵位于少模波導內側,用于補償少模波導與單模波導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。論文對提出的側壁長周期光柵輔助聚合物波導定向耦合器進行了仿真工作,并進行了實物制作,從理論與實驗兩個角度證明了該方案的可行性。從模式復用技術的角度出發(fā),本文提出的側壁長周期光柵輔助聚合物波導定向耦合器實現了模式復用／解復用器中基模信道的復用／解復用。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)對提出的側壁長周期光柵輔助聚合物波導定向耦合器進行了建模與仿真工作,確定了定向耦合器的各項設計參數,如單模波導與少模波導的寬度、厚度、兩者之間的間距、光柵周期、光柵深度、耦合長度等。(3)在實驗中通過旋涂、光刻、顯影、固化等工藝步驟,成功制作了符合設計參數要求的側壁長周期光柵輔助定向耦合器實驗室原型器件。(4)所制作的側壁長周期光柵輔助聚合物波導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諧特性,測量了單模波導與少模波導基模的傳輸損耗,以及側壁長周期光柵對少模波導基模引起的額外損耗,最后對器件的性能進行了分析討論。
【關鍵詞】：定向耦合器 長周期光柵 模式復用/解復用器 聚合物
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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 定向耦合器國內外發(fā)展歷史與現狀14-17
• 1.2.1 光纖定向耦合器14-15
• 1.2.2 無機光波導定向耦合器15-16
• 1.2.3 聚合物光波導定向耦合器16
• 1.2.4 光柵輔助定向耦合器16-17
• 1.3 模分復用系統(tǒng)簡介17-18
• 1.4 本論文的研究內容與結構安排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29-30
• 第三章 側壁長周期光柵輔助聚合物波導定向耦合器的設計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色散曲線31-35
• 3.3 器件的模型35-38
• 3.4 器件的工作目標38-40
• 3.5 器件的仿真結果40-42
• 3.6 本章小結42-43
• 第四章 側壁長周期光柵輔助聚合物波導定向耦合器的制作43-49
• 4.1 掩膜版的設計與制作43-44
• 4.2 器件的制作流程44-48
• 4.3 本章小結48-49
• 第五章 側壁長周期光柵輔助聚合物波導定向耦合器的測試49-66
• 5.1 紅外近場光斑圖案49-53
• 5.2 光譜特性測試結果53-64
• 5.2.1 第一組光譜測試結果53-59
• 5.2.2 第二組光譜測試結果59-64
• 5.3 損耗特性測試64-65
• 5.4 本章小節(jié)65-66
• 第六章 總結與展望66-68
• 6.1 總結66-67
• 6.2 展望67-68
• 致謝68-69
• 參考文獻69-72
• 碩士研究生期間取得的研究成果72

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