本文關(guān)鍵詞： 光通信 表面等離子體波導(dǎo) 硅基波導(dǎo) 全光開關(guān) 模式復(fù)用　出處：《華中科技大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：提高器件集成度和通信容量是光通信器件研究的發(fā)展趨勢,也是目前所面臨的挑戰(zhàn)。當(dāng)前用于信息處理的電子器件正在快速地逼近原理性的速度和帶寬極限,這對通信以及其他技術(shù)都是一個日益嚴(yán)重的問題。最有希望解決這一問題的一種方法是將信息的載體由電變?yōu)楣�。然�?光在電介質(zhì)中存在衍射極限,這限制了光通信器件的集成度。表面等離子體波導(dǎo)利用金屬自由電子振蕩和光相互作用,能打破衍射極限,將光限制在納米尺度內(nèi),大大提高器件集成度。本論文結(jié)合前人提出的長程表面等離子體波導(dǎo)、混合表面等離子體波導(dǎo)和楔型表面等離子體波導(dǎo)提出了一種長程混合楔型表面等離子體波導(dǎo);我們用有限元方法仿真了波導(dǎo)的模場性質(zhì),結(jié)果顯示在保持類似模場限制的情況下?lián)p耗大大減小;我們分析了波導(dǎo)的制作方法和制作誤差對模場性質(zhì)的影響,結(jié)果顯示在140度楔角下,波導(dǎo)具有較好的制作誤差容忍度。我們還設(shè)計了一種長程混合狹縫型表面等離子體波導(dǎo),并仿真了利用這一波導(dǎo)中非簡并四波混頻效應(yīng)的全光開關(guān)。在增大通信容量方面,基于硅基波導(dǎo)的片上模式復(fù)用和波分復(fù)用等復(fù)用技術(shù)一樣,可以在一個新的維度上增大通信容量。在本論文中,我們利用基于絕緣體上硅條狀波導(dǎo)的寬度漸變非對稱定向耦合器,設(shè)計和仿真了可用于片上模式復(fù)用系統(tǒng)中的模式交換和模式廣播器件。仿真結(jié)果顯示,我們設(shè)計的器件能高效地實現(xiàn)模式復(fù)用,模式交換和模式廣播的功能,并且器件插入損耗小、制作工藝簡單。
[Abstract]:Improving the integration and communication capacity of optical communication devices is the development trend and challenge of optical communication devices. At present, electronic devices for information processing are rapidly approaching the limit of the principle speed and bandwidth. This is an increasingly serious problem for communications and other technologies. One of the most promising ways to solve this problem is to change the carrier of information from electricity to light. However, light has diffraction limits in the dielectric. This limits the integration of optical communication devices. Surface plasma waveguides can break the diffraction limit by using metal free electron oscillations and optical interactions and limit the light to nanometer scale. The integration of the device is greatly improved. A long range mixed wedge surface plasma waveguide is proposed for mixed surface plasma waveguides and wedge-shaped surface plasmas waveguides. The mode field properties of the waveguide are simulated by finite element method. The results show that the loss is greatly reduced when the similar mode field is kept. The influence of the fabrication method and the error of the waveguide on the mode field properties is analyzed. The results show that the waveguide is at a wedge angle of 140 degrees. The waveguide has good error tolerance. We also design a long range mixed slit surface plasma waveguide. The all-optical switch with non-degenerate four-wave mixing effect is simulated. In the aspect of increasing communication capacity, on-chip mode multiplexing and wavelength division multiplexing based on silicon-based waveguide are the same. In this thesis, we use a width-gradient asymmetric directional coupler based on silicon strip waveguide on insulator. The mode switching and mode broadcasting devices which can be used in the on-chip mode multiplexing system are designed and simulated. The simulation results show that the designed devices can efficiently realize the functions of mode multiplexing, mode switching and mode broadcasting. And the device insertion loss is small, the fabrication process is simple.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN252

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本文編號：1472128