【摘要】：90度光混頻器是一種重要的光學(xué)相干解調(diào)器件,它能夠?qū)墒斎牍膺M(jìn)行相干混頻,通過對(duì)四路輸出光強(qiáng)度的測(cè)量獲得兩束光的相位差。作為一種關(guān)鍵器件,90度光混頻器在相干光通信、光學(xué)相干成像,以及光學(xué)傳感等領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景,因此其設(shè)計(jì)與制作受到研究人員的持續(xù)關(guān)注。利用集成光學(xué)技術(shù)制作的平面波導(dǎo)器件具有結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定、可批量制作和低成本的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),集成型光混頻器被認(rèn)為是光混頻器技術(shù)發(fā)展的重要方向。本論文對(duì)90度光混頻器的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)制作了二氧化硅基平面光波導(dǎo)型90度光混頻器,并對(duì)器件性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)表征。本學(xué)位論文的主要內(nèi)容如下:1.對(duì)基于不同結(jié)構(gòu)的集成光學(xué)90度光混頻器進(jìn)行了比較和優(yōu)選,在此基礎(chǔ)上,對(duì)基于3dB分光-延時(shí)結(jié)構(gòu)的光混頻器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能仿真。2.針對(duì)相干光通信高階調(diào)制模式的應(yīng)用,理論分析了 90度光混頻器的的制作誤差對(duì)信號(hào)接收質(zhì)量的影響,建立了相移誤差、功率不均衡性與信號(hào)接收質(zhì)量的關(guān)系模型,為器件性能評(píng)價(jià)提供了理論依據(jù)。3.對(duì)90度光混頻器各個(gè)結(jié)構(gòu)單元性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)優(yōu)化。結(jié)果表明,對(duì)于交叉波導(dǎo),交叉角選擇20度時(shí)傳輸損耗小于0.7dB,串?dāng)_損耗小于-40.0dB;90度相移延遲線實(shí)際測(cè)試結(jié)果與理論值相比偏差預(yù)估在1.5度以內(nèi);定向耦合器3dB功分時(shí)實(shí)際耦合長(zhǎng)度大約是仿真值的1.2倍。4.對(duì)90度光混頻器插入損耗、輸出信號(hào)相位正交性以及幅度均衡性進(jìn)行測(cè)試。器件的插入損耗大約為1.OdB,器件四個(gè)端口輸出光相位相對(duì)相位差與理想值相比偏離小于5度,上下兩路輸出信號(hào)幅度均衡性誤差在4%以內(nèi)。器件的關(guān)鍵性能指標(biāo)達(dá)到市場(chǎng)上現(xiàn)有的光混頻器產(chǎn)品水平。
【圖文】：

圖１．２邋９０度相移光混頻器應(yīng)用于數(shù)字相干光通信系統(tǒng)逡逑９０度光混頻器不僅用于數(shù)字相干解調(diào)系統(tǒng)中，也能夠與模擬電路相結(jié)合，實(shí)逡逑現(xiàn)短距離高速通信的集成光學(xué)鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)［１６］。圖１．３是高速鎖相環(huán)的集成光路部逡逑分，由于是短距離的光信號(hào)傳輸，光脈沖在光纖鏈路中的色散問楲不是很嚴(yán)重，逡逑所以不需要利用數(shù)字信號(hào)技術(shù)來進(jìn)行色散補(bǔ)償。采用圖中結(jié)構(gòu)，９０度相移光混頻逡逑器能夠?qū)π盘?hào)光所攜帶的幅度和相位信息進(jìn)行直接解調(diào)，不需要添加數(shù)字信號(hào)處逡逑理模塊，對(duì)于短距離通信來說既簡(jiǎn)化了通信模塊的結(jié)構(gòu)，也降低了成本，減小了逡逑功耗。逡逑圖１．３邋９０縻相移光混頻器應(yīng)用于光學(xué)鎖相環(huán)逡逑３逡逑

ＱＡ達(dá)到１１２Ｇｂｉｔ／ｓ［１５］。逡逑Ｉ邐丨丨＾邋－１邐；邐＾邋—邐圖１．２邋９０度相移光混頻器應(yīng)用于數(shù)字相干光通信系統(tǒng)逡逑光混頻器不僅用于數(shù)字相干解調(diào)系統(tǒng)中，也能夠與模擬電路相高速通信的集成光學(xué)鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)［１６］。圖１．３是高速鎖相環(huán)的集短距離的光信號(hào)傳輸，光脈沖在光纖鏈路中的色散問楲不是利用數(shù)字信號(hào)技術(shù)來進(jìn)行色散補(bǔ)償。采用圖中結(jié)構(gòu)，９０度相號(hào)光所攜帶的幅度和相位信息進(jìn)行直接解調(diào)，不需要添加數(shù)對(duì)于短距離通信來說既簡(jiǎn)化了通信模塊的結(jié)構(gòu)，也降低了成本，
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN773

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