發(fā)布時間：2019-11-06 09:22

【摘要】：硅基光子學作為實現(xiàn)大規(guī)模集成光路的重要解決方案,得到科研工作者越來越多的關注和研究。集成光學的發(fā)展對光纖通信系統(tǒng)具有重大意義,其中,調制器又是光通信系統(tǒng)中關鍵器件,不僅在光通信網(wǎng)絡的組建中有著至關重要的作用,而且其性能也影響著整個光通信網(wǎng)絡的信號處理能力。但是目前在調制器小型化和高調制速率方面還沒有得到很好的解決。硅基微環(huán)諧振腔電光調制器不僅體積小而且具有很高的敏感性,但是傳統(tǒng)的硅基微環(huán)調制器主要基于等離子色散效應,由于載流子遷移率的限制,使得其無法達到所需求的高速調制。本論文結合新型二維材料石墨烯,利用其高載流子遷移率以及電壓可控的優(yōu)點制作分別工作在近紅外和中紅外波段的硅基微環(huán)調制器,得到較好的調制效果。此外本論文還設計了基于氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)的硅基微環(huán)電光調制器。最后設計了實驗驗證了石墨烯的調制性能。主要研究內容概括如下:1.結合電磁理論對波導中光的傳輸進行討論分析。重點就波導耦合理論進行了分析,這對微環(huán)諧振腔總線波導與環(huán)形波導間的耦合至關重要。最后本論文利用傳輸矩陣法分析了微環(huán)諧振腔的基本原理和性質,并對微環(huán)諧振器的性能參數(shù)進行了討論分析。2.設計分析了基于石墨烯的硅基微環(huán)電光調制器,通過設計所需的脊型波導,討論對比了不同隔離層的區(qū)別,定性分析了嵌入有石墨烯波導的電調諧性能。最終仿真了石墨烯硅基微環(huán)調制器,分析了其調制性能,光信號的透過率,實現(xiàn)了在1550nm下消光比為16.77dB,光帶寬為208.14GHz的微環(huán)調制器。此外,本論文仿真設計了基于硫系玻璃波導的中紅外微環(huán)調制器,實現(xiàn)了消光比為33.57dB,光帶寬為133GHz的中紅外波段微環(huán)調制器。本論文同時理論分析了ITO的電調諧性能,設計了基于ITO的硅基微環(huán)調制器,結果表明基于ITO的微環(huán)同樣能實現(xiàn)電光調制,得到消光比為15.15dB,光帶寬為195GHz的調制器。3.完成了對石墨烯電調諧性質的測試,設計了基于石墨烯的D型光纖調制器,通過簡單、低成本的方法證明了石墨烯的電調諧性能。結果表明石墨烯隨著外加電場的變化能實現(xiàn)對光路內光信號的調制。通過以上研究,充分證明了基于石墨烯或ITO硅基微環(huán)調制器的可行性,并且還具有非常好的調制性能。在光通信系統(tǒng)特別是調制器研究領域具有重要意義。
【圖文】：

所以，光通信網(wǎng)絡的建設顯得尤為重要，研究能滿足日益增長的需求。信的發(fā)展歷程與介紹就是利用光進行信息傳遞，通過光纖進行的光通信主幾何光學可知，要實現(xiàn)光的全反射就必須要求光纖纖芯中光在光纖中的傳播如圖 1-1 所示。光纖通信的應用產(chǎn)生了巨大的變革，光纖通信作為快速進行信息傳遞的用光纜，光纖通信已經(jīng)使得電信鏈路能夠在更遠的距離具有很低的損耗，最重要的是，光纖通信已經(jīng)實現(xiàn)了高些優(yōu)點，光纖通信系統(tǒng)廣泛地用于從主要電信骨干基礎布和一般的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。除了非常高的帶寬和極高的數(shù)據(jù)信號衰減少，成本低，比銅線更輕薄，抗干擾能力強的活性使其在機械和醫(yī)學成像系統(tǒng)中有著廣泛應用。

蓋有外包層的玻璃纖維可以傳播光信號，并提出這種光纖的傳輸B/km。接著，光纖在 1970 年由康寧玻璃廠成功開發(fā)，其衰減能夠（約 20dB/km），這一成果在通信發(fā)展史上意義非凡，，為此后的發(fā)實的基礎。纖通信的利用從無到有，從開始的低速率到后來的高速率、寬帶寬的真正研究階段始于 1975 年左右，一直到 2000 年的 25 年期間取，其發(fā)展歷程可以分成幾個不同的階段。一代光纖通信系統(tǒng)在 0.8μm 附近工作，并使用緊湊的 GaAs 光源期間的幾次實地試驗之后，這種系統(tǒng)于 1980 年商業(yè)化應用[1]。比s，允許的中繼器間隔高達 10km。相對于同軸系統(tǒng)的 1km 的中繼間器間距給了系統(tǒng)設計者更大的動力，因為其大大減少了與中繼相成本。歷了第一代光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展，不到 10 年的時間，就進行了階段多模光纖中存在的色散一直制約著通信速率的增加，通常都
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN761

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 王興軍;蘇昭棠;周治平;;硅基光電子學的最新進展[J];中國科學:物理學 力學 天文學;2015年01期

2 金錫哲,王曦;可調光衰減器(VOA)技術發(fā)展綜述[J];光通信技術;2003年12期

相關碩士學位論文 前1條

1 劉將;微環(huán)調制器及其應用的研究[D];西安電子科技大學;2010年

本文編號：2556643