【摘要】：大型服務(wù)器和超級(jí)計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展對(duì)通信帶寬技術(shù)提出了巨大的要求,由于現(xiàn)有的電子互聯(lián)技術(shù)在通信帶寬發(fā)展上遭遇瓶頸,人人紛紛把注意力投向了光通信技術(shù)。光通信技術(shù)中的波分復(fù)用技術(shù)(Wavelength Division Multiplexing, WDM)充分利用了光波巨大的帶寬優(yōu)勢(shì),使之成為最有希望解決海量通信需求的技術(shù)。陣列波導(dǎo)光柵(Arrayed Waveguide Grating, AWG)即WDM器件中的最典型的器件之一,已經(jīng)為許多通信系統(tǒng)服務(wù)并發(fā)揮著重要作用。隨著其應(yīng)用的擴(kuò)展,各種對(duì)AWG性能的全新要求的也相繼被提出。首先,本文對(duì)波導(dǎo)理論做了簡(jiǎn)單的介紹,對(duì)陣列波導(dǎo)光柵的基本原理進(jìn)行了描述,對(duì)幾何結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了分析。接著介紹了采用基爾霍夫衍射公式對(duì)AWG模擬的方法。描述了設(shè)計(jì)AWG的具體過程和不同波導(dǎo)材料平臺(tái)的特點(diǎn)。本文針對(duì)AWG的兩個(gè)關(guān)鍵性能做出了重點(diǎn)研究。第一個(gè)是針對(duì)AWG偏振補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)。選擇的是硅基二氧化硅波導(dǎo)平臺(tái),此平臺(tái)是與光纖耦合效率最高且被廣泛使用的一種波導(dǎo)平臺(tái)。偏振補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)結(jié)合平板波導(dǎo)與陣列波導(dǎo)內(nèi)不同的應(yīng)力雙折射,采用傾斜羅蘭圓結(jié)構(gòu),將兩個(gè)區(qū)域的雙折射相互補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)AWG的偏振不敏感的特性。傾斜羅蘭圓的傾斜角度成為設(shè)計(jì)AWG的又一個(gè)重要參數(shù),用于調(diào)整AWG內(nèi)部的偏振特性。選擇了5個(gè)不同參數(shù)的AWG進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比、器件測(cè)試,證明傾斜羅蘭圓結(jié)構(gòu)的可行性,將偏振相關(guān)偏移從0.265nm下降到了0.03nm。。第二個(gè)關(guān)鍵性能研究是針對(duì)AWG自由光譜范圍內(nèi)各通道損耗均勻性的設(shè)計(jì)。本文采用SOI硅納米線波導(dǎo)作為研究平臺(tái)。硅納米線波導(dǎo)具有尺寸小、集成度更高、與CMOS工藝易兼容等優(yōu)點(diǎn),是集成光學(xué)未來(lái)發(fā)展前景最好的波導(dǎo)材料。根據(jù)硅納米線波導(dǎo)的特點(diǎn),優(yōu)化了AWG的布局和波導(dǎo)寬度。基于羅蘭圓結(jié)構(gòu),改變陣列波導(dǎo)的朝向,使其不是正對(duì)于輸出波導(dǎo)中心。通過模擬優(yōu)化對(duì)不同的波導(dǎo)朝向角度并進(jìn)行頻譜響應(yīng)分析,最后選擇優(yōu)化后的設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)制作、測(cè)試。實(shí)驗(yàn)證明,均勻損耗的設(shè)計(jì)可以使AWG在自由光譜范圍內(nèi)通道之間的損耗波動(dòng)范圍從2.7dB下降到1.1dB。
【圖文】：

邐Ｒａｃｋ邋＃Ｎ逡逑圖１－２數(shù)據(jù)中心服務(wù)器結(jié)構(gòu)Ｗ逡逑如圖１－２，顯示了邋一個(gè)數(shù)據(jù)中記各個(gè)服務(wù)器機(jī)柜么間所需要的通信通道。涉及到Ｎ逡逑個(gè)機(jī)柜之間的通信，，就需要路由系統(tǒng)。全光路由器、波長(zhǎng)路由器等是目前最好的解決方逡逑案。路由器中最重要的器件就是ＮＸＮ光路由器件，目前化基本是采用陣列波導(dǎo)光柵逡逑（Ａｒｒａｙｅｄ邋Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ邋Ｇｒａｔｉｎｇ，邋ＡＷＧ）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。逡逑Ｎ邋Ｘ邋Ｎ邋ＡＷＧ邐Ｉ邋Ｉ邋１邋Ｉ邋＼逡逑入１入２入３入４入５與Ｔｊ邐＾與入２入１入５、４入３逡逑入１入２人３人４人５馬＞＝＞入５人４入３入２逡逑？＾５＾４、３邋人２邋入邋１逡逑入邋１邋入２邐與邐與邋＞＾４邋＞＾３邋人２邋入邋１邋入５逡逑人１入２人３入４人５與與人３人２邐、５入４逡逑圖１－３邋ＮＸ邋Ｎ波長(zhǎng)路由器原理問逡逑圖１－３顯示了邋ＮＸＮ波長(zhǎng)路由器路由的示意圖。不同的波長(zhǎng)從其中任何一個(gè)端口逡逑輸入，可在對(duì)應(yīng)的端口輸出；不同的輸入的位置，輸出位置會(huì)有相應(yīng)的變化；相同的逡逑３逡逑

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【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN252

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本文編號(hào)：2517984