本文關(guān)鍵詞：鈮酸鋰調(diào)制器核心區(qū)域的電學(xué)特性研究及仿真　出處：《西安電子科技大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：高性能的電光調(diào)制器是光通信和光信號處理領(lǐng)域中十分重要的部件。電光調(diào)制的原理是電光效應(yīng),即光在波導(dǎo)中傳播時(shí)受到了電信號的調(diào)制,它的一些性質(zhì)因之發(fā)生了改變。折射率的改變就是其中之一,充分利用折射率改變量中與電場相關(guān)的線性部分,就可以實(shí)現(xiàn)線性電光調(diào)制。以鈮酸鋰晶體為主要材料的調(diào)制器,是目前調(diào)制器中的主流。本文的核心是研究鈮酸鋰調(diào)制器核心區(qū)域的電學(xué)特性,包括區(qū)域內(nèi)的電場分布研究,電學(xué)參數(shù)的提取,以及電極-波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)等。本文首先介紹了鈮酸鋰晶體的一些物理特性。鈮酸鋰的各向異性決定了它的物理性質(zhì)是與方向有關(guān)的,在眾多物理性質(zhì)中重點(diǎn)研究了鈮酸鋰的電光效應(yīng),闡述了鈮酸鋰晶體作為調(diào)制器主要材料的合理性。然后簡述了相位調(diào)制器和馬赫-曾德型強(qiáng)度調(diào)制器的結(jié)構(gòu),工作原理和它們的輸入輸出特性。緊接著探討了調(diào)制器中發(fā)生的短期直流漂移和長期直流漂移。這兩種現(xiàn)象都會(huì)影響調(diào)制器的正常工作,必須想辦法消除或者盡量減小。通過建立合理的電學(xué)模型,從模型中找出影響直流漂移的關(guān)鍵參數(shù),并提出了改善直流漂移的方法。電極間的電場影響著調(diào)制器的工作,因此電極周圍的電場分布是我們非常感興趣的地方。第四章重點(diǎn)研究了核心區(qū)域的電場分布,包括軟件仿真的方法和基于“點(diǎn)匹配法”的求法。在軟件仿真中提出了一種電參數(shù)的估算方法,最后從得到的電場分布的結(jié)果中得到了優(yōu)化器件設(shè)計(jì)的方法。一般研究調(diào)制器的性質(zhì)時(shí),都是研究它的直流特性,對于它交流特性的研究則比較少。本文最后研究了調(diào)制器的交流特性。研究基于M-Z型強(qiáng)度調(diào)制器展開,觀察MZM分別在直流信號和交流信號下的輸出,并利用收集到的數(shù)據(jù)對調(diào)制過程中重要的參數(shù)進(jìn)行擬合,得到了調(diào)制器的頻率響應(yīng)。從頻率特性曲線中,我們又可以得到電學(xué)模型中的一些有用信息,從而在時(shí)域和頻域兩個(gè)角度研究了調(diào)制器的性質(zhì)。通過以上的工作,提高了對調(diào)制器的設(shè)計(jì)能力,并使得對調(diào)制器的性能分析更加全面。
[Abstract]:High performance electro-optic modulator is a very important component in the field of optical communication and optical signal processing. The principle of electro-optic modulation is electro-optic effect, that is, the light is modulated by electrical signal when it propagates in waveguide. The change of refractive index is one of them, which makes full use of the linear part of the refractive index change which is related to electric field. The modulator with lithium niobate crystal as the main material is the mainstream of the modulator at present. The core of this paper is to study the electrical characteristics of the core region of the lithium niobate modulator. It includes the study of electric field distribution in the region and the extraction of electrical parameters. In this paper, some physical properties of lithium niobate crystal are introduced. The anisotropy of lithium niobate determines the direction of its physical properties. The electro-optic effect of lithium niobate is studied in many physical properties, and the rationality of lithium niobate crystal as the main material of modulator is expounded. Then, the structure of phase modulator and Mach Zende intensity modulator are briefly described. The working principle and their input and output characteristics are discussed. Then the short-term DC drift and the long term DC drift in the modulator are discussed. Both of these phenomena will affect the normal operation of the modulator. We must find a way to eliminate or minimize. By establishing a reasonable electrical model, we can find out the key parameters that affect the DC drift from the model. A method to improve DC drift is put forward. The electric field between electrodes affects the work of modulator. Therefore, the electric field distribution around the electrode is of great interest to us. Chapter 4th focuses on the electric field distribution in the core region. It includes the method of software simulation and the method based on "point matching". In the software simulation, a method of estimating electrical parameters is proposed. Finally, from the results of the electric field distribution, the method of optimizing the device design is obtained. In general, the properties of the modulator are studied by the DC characteristics of the modulator. At last, the AC characteristic of modulator is studied. Based on M-Z intensity modulator, the output of MZM in DC signal and AC signal is observed. Using the collected data to fit the important parameters in the modulation process, the frequency response of the modulator is obtained. From the frequency characteristic curve, we can get some useful information in the electrical model. Through the above work, the design ability of modulator is improved, and the performance analysis of modulator is made more comprehensive.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN761

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本文編號：1379560