【摘要】：微流控可調(diào)光波導(dǎo)功能器件是一種新型光學(xué)元器件,它具有光學(xué)性能可調(diào)、體積小、重量輕、穩(wěn)定性好和便于集成等諸多優(yōu)點(diǎn),在信息光子學(xué)、光信息處理、生物傳感、醫(yī)學(xué)診斷等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用。但是,目前各種有關(guān)可調(diào)微流體光波導(dǎo)功能器件的研究,還存在著諸多的不足,離實(shí)際應(yīng)用還有一定的差距,因此,探索并研究新型微流控可調(diào)光波導(dǎo)功能器件具有重要科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。本文針對(duì)已報(bào)道的各種微流控可調(diào)光波導(dǎo)功能器件,具體包括基于液-液界面的可調(diào)光波導(dǎo)器件和基于固-液界面的微流體可調(diào)光波導(dǎo)器件,進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)研,并分析其調(diào)控原理和存在的優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上,提出了幾種光學(xué)功能不同的新型微流控可調(diào)光波導(dǎo)器件,即微流控可調(diào)光衰減器、微流控可調(diào)光分束器和微流控可調(diào)光耦合器等。提出了一種多段偏折型波導(dǎo)微流控可調(diào)光衰減器,在波導(dǎo)的第一折線處設(shè)計(jì)制作一個(gè)微流體通道,通入液體與波導(dǎo)形成固-液界面。光信號(hào)通過錐形光纖耦合進(jìn)入光波導(dǎo),原本在波導(dǎo)與液體分界面上發(fā)生全反射的光,隨著液體折射率由低到高的變化,透射進(jìn)入微流體通道中光功率也將隨之發(fā)生改變,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)波導(dǎo)中傳輸光功率的可變衰減。其次,采用非對(duì)稱型Y分支波導(dǎo)與流體通道集成結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)微流控波導(dǎo)型可調(diào)光功率分束器。在Y波導(dǎo)的直線分支上方,覆蓋有一條微流體通道。光信號(hào)通過錐形光纖耦合進(jìn)輸入端口,傳播到Y(jié)分支處的光波將發(fā)生反射和透射,光束分別進(jìn)入左、右分支,隨著微流體通道中液體折射率的變化,分束器的光功率分束比隨之改變,從而實(shí)現(xiàn)了光功率分束器的動(dòng)態(tài)調(diào)控。接下來,通過級(jí)聯(lián)方式,設(shè)計(jì)得到了1×5的可調(diào)光功率分束器。最后,利用平行光波導(dǎo)耦合理論,設(shè)計(jì)了微流控光波導(dǎo)耦合器,對(duì)器件的各項(xiàng)光學(xué)性能指標(biāo)進(jìn)行了簡單的分析。采用微流控方法,設(shè)計(jì)了一種微流控M-Z型光調(diào)制器。
[Abstract]:Microfluidic tunable optical waveguide function device is a new kind of optical component. It has many advantages such as adjustable optical performance, small volume, light weight, good stability and easy integration. It is widely used in information photonics, optical information processing, biosensor, and so on. Medical diagnosis and many other fields have a wide range of applications. However, there are still many deficiencies in the research of the tunable micro-fluid waveguide functional devices, which are still far from practical applications. It is of great scientific significance and application value to explore and study new microfluidic tunable optical waveguide functional devices. In this paper, various kinds of microfluidic tunable optical waveguide devices reported, including tunable optical waveguide devices based on liquid-liquid interface and microfluid tunable optical waveguide devices based on solid-liquid interface, are investigated in detail. The principle of its regulation and the advantages and disadvantages of its existence are analyzed. On this basis, several novel microfluidic tunable optical waveguide devices with different optical functions are proposed, namely, microfluidic tunable optical attenuators, microfluidic tunable beam splitters and microfluidic tunable optical couplers. A multi-segment deflected waveguide microfluidic tunable optical attenuator is proposed. A microfluidic channel is designed at the first broken line of the waveguide to form a solid-liquid interface between the liquid and the waveguide. The optical signal is coupled into the optical waveguide by tapered optical fiber. The total reflection of the light on the interface between the waveguide and the liquid will occur. With the change of the refractive index of the liquid from low to high, the optical power will change with the transmission into the microfluid channel. Thus the variable attenuation of the optical power transmitted in the waveguide is realized. Secondly, an asymmetric Y-branch waveguide and a fluid channel integrated structure are used to realize the microfluidic waveguide tunable beam splitter. A microfluid channel is overlaid over the straight-line branch of the Y-waveguide. The optical signal is coupled to the input port through a tapered fiber, and the light waves propagating to the Y branch will be reflected and transmitted, and the beam will enter the left and right branches, respectively, with the change of the refractive index of the liquid in the microfluid channel. The optical power splitting ratio of the beam splitter changes with it, thus realizing the dynamic control of the optical power splitter. Then, a 1 脳 5 adjustable optical power splitter is designed by cascading. Finally, using the parallel optical waveguide coupling theory, the microfluidic optical waveguide coupler is designed, and the optical performance of the device is analyzed simply. A microfluidic M-Z optical modulator is designed by using microfluidic control method.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN252

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;光波導(dǎo)參數(shù)測(cè)試[J];中國光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)文摘;2007年01期

2 楊建義，江曉清，周偉勤，孫一翎，周強(qiáng)，王明華;金屬覆蓋型光波導(dǎo)極化器的分析和設(shè)計(jì)[J];光電子·激光;1996年06期

3 劉育梁,王啟明;硅基光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)與器件[J];紅外與毫米波學(xué)報(bào);1996年01期

4 袁明權(quán),胡禮中;任意截面光波導(dǎo)的模式計(jì)算[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2001年04期

5 李廣波;龍文華;賈科淼;江曉清;王明華;王躍林;楊建義;;玻璃基硅光波導(dǎo)的研制[J];光學(xué)儀器;2005年06期

6 張夕飛;馬長峰;;基于變量變換伽遼金法光波導(dǎo)半矢量分析[J];計(jì)算物理;2006年02期

7 徐建鋒;薄中陽;白劍;楊國光;;彎曲光波導(dǎo)模擬優(yōu)化研究[J];光電子·激光;2006年09期

8 張金令;劉永智;;摻釹激光材料制作光波導(dǎo)研究進(jìn)展[J];科技咨詢導(dǎo)報(bào);2007年30期

9 嚴(yán)朝軍;彭文標(biāo);萬均力;;脊型光波導(dǎo)偏振模場(chǎng)有限差分分析[J];陜西理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年04期

10 張金令;劉永智;張曉霞;;離子交換法制作摻釹玻璃光波導(dǎo)實(shí)驗(yàn)研究[J];半導(dǎo)體光電;2008年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 李廣波;龍文華;賈科淼;江曉清;王明華;王躍林;楊建義;;玻璃基硅光波導(dǎo)的研制[A];浙江省光學(xué)學(xué)會(huì)第九屆學(xué)術(shù)年會(huì)暨新型光電技術(shù)青年論壇論文集[C];2005年

2 湯恒晟;李毅剛;段文濤;劉麗英;徐雷;;溶膠-凝膠法制備摻鉺光波導(dǎo)薄膜的研究[A];上海市激光學(xué)會(huì)2005年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

3 費(fèi)旭;萬瑩;崔占臣;;用于制作光波導(dǎo)器件的含氟光刻膠的合成與表征[A];2007年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集（下冊(cè)）[C];2007年

4 費(fèi)旭;胡娟;崔占臣;;含氟聚酯型聚合物光波導(dǎo)材料的合成[A];2005年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2005年

5 沈浩;李新碗;葉愛倫;;光波微環(huán)形腔的耦合特性及其在光交換網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究[A];2003'全國微波毫米波會(huì)議論文集[C];2003年

6 萬瑩;費(fèi)旭;周金山;崔占臣;;用于制作光波導(dǎo)器件的新型高含氟光刻膠的合成與表征[A];2009年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集（下冊(cè)）[C];2009年

7 冷月華;賈連希;胡挺;楊林;楊華軍;;亞微米SOI光波導(dǎo)的模式及偏振特性分析[A];2009年先進(jìn)光學(xué)技術(shù)及其應(yīng)用研討會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2009年

8 石邦任;武繼江;孔梅;劉支華;;退火質(zhì)子交換LiNbO_3光波導(dǎo)的模式解[A];全國第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

9 解琪;許榮國;范紀(jì)紅;楊冶平;楊照金;;Y型光波導(dǎo)分束比和插入損耗測(cè)量[A];第十二屆全國光學(xué)測(cè)試學(xué)術(shù)討論會(huì)論文（摘要集）[C];2008年

10 馮瑩;季家熔;鐘欽;林亞風(fēng);黃宗升;魏文儉;;光波導(dǎo)偏振消光比測(cè)試儀[A];第九屆全國光學(xué)測(cè)試學(xué)術(shù)討論會(huì)論文（摘要集）[C];2001年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 張連;離子輻照光學(xué)晶體及硫系玻璃光波導(dǎo)制備及特性研究[D];山東大學(xué);2015年

2 賈曰辰;介電晶體通道光波導(dǎo)的制備及其激光與二次諧波產(chǎn)生[D];山東大學(xué);2015年

3 何小東;離子液體流體光波導(dǎo)的構(gòu)建及其傳輸特性與光操控研究[D];蘭州大學(xué);2015年

4 賈傳磊;離子注入法與射頻濺射法制備光波導(dǎo)的研究[D];山東大學(xué);2006年

5 楊柳;基于強(qiáng)限制光波導(dǎo)的微環(huán)諧振器及其熱光特性研究[D];浙江大學(xué);2009年

6 金曦;氟化聚酰亞胺的合成、性能及其光波導(dǎo)制作工藝的研究[D];華中科技大學(xué);2009年

7 張阜文;新型超寬帶集成光波導(dǎo)無線接收的研究[D];電子科技大學(xué);2004年

8 張希珍;1.55μm波段聚合物光波導(dǎo)放大器的基礎(chǔ)研究[D];吉林大學(xué);2007年

9 張丹;摻鉺有機(jī)聚合物光波導(dǎo)放大器的理論研究與實(shí)驗(yàn)制備[D];吉林大學(xué);2008年

10 李毅剛;新型摻鉺光學(xué)材料及光波導(dǎo)的制備與光學(xué)性質(zhì)研究[D];復(fù)旦大學(xué);2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 卜天容;基于光波導(dǎo)環(huán)腔結(jié)構(gòu)的生物傳感器研究[D];廣西大學(xué);2015年

2 張洪賓;周期非均勻波導(dǎo)的DtN映射算法[D];北京化工大學(xué);2015年

3 梁熙靜;金屬—介質(zhì)—金屬納米線表面等離子體光波導(dǎo)中電磁場(chǎng)模式傳輸特性研究[D];山西大學(xué);2015年

4 戈藝達(dá);含氟聚芳醚聚合物光波導(dǎo)的制備和性能研究[D];南昌大學(xué);2015年

5 任夫云;雜化聚硅氧烷光波導(dǎo)材料的合成及性能研究[D];大連理工大學(xué);2015年

6 黃暉;SOI脊形光波導(dǎo)1550 nm波長單模條件分析[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

7 李儒健;新型微流控可調(diào)光波導(dǎo)功能器件的研究[D];電子科技大學(xué);2015年

8 任洪;離子交換四分支光波導(dǎo)的設(shè)計(jì)，，制備與特性測(cè)試[D];吉林大學(xué);2009年

9 李巖;亞微米硅基光波導(dǎo)的設(shè)計(jì)與模式特性研究[D];長春理工大學(xué);2010年

10 楊紀(jì)超;硅光波導(dǎo)及器件結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2254187