【摘要】：光學相控陣(OPA)在激光雷達、全息顯示、自由空間通信、圖像投影等領域具有廣泛的應用。絕緣體上硅(SOI)技術與互補金屬氧化物半導體(CMOS)工藝兼容,使類似的集成系統更加容易實現。然而,就輸出波導等間隔的均勻OPA而言,為了實現大角度的偏轉,相鄰陣元之間的間隔要小于半個工作波長才能消除柵瓣,這不僅會增加加工難度,還會引起波導陣列之間的耦合現象,使遠場圖像發(fā)生畸變。將OPA輸出波導非等間隔排列是解決半波長限制問題的方案之一,這種方法雖以增加副瓣的能量為代價,但能利用較少的波導數抑制柵瓣的同時得到窄的主瓣寬度,而且較少的波導數可以簡化控制電路,降低制造的難度和成本。盡管如此,波導數的減少通常會使輸出陣列橫向尺寸減小,主瓣半峰全寬增大(FWHM),進而導致精度下降。本文以減少波導數并得到較窄的FWHM為目的,以SOI為平臺,提出大間隔波導結構以彌補波導數減少帶來的缺陷,同時避免陣列間的耦合,并將波導間隔呈函數分布來抑制柵瓣,進一步壓縮主瓣寬度。主要內容如下:(1)介紹理想光波導OPA的遠場特性和邊瓣抑制方法;回顧由光束傳播法(BPM)衍生出來的各種光束分析方法及使用范圍;利用射線光學理論和波動光學理論推導平板光波導的傳播特性并解釋耦合現象。(2)利用改進有效折射率法(EIM)對波導結構進行降維處理后,分別模擬單模波導、多模干涉(MMI)耦合器、S形彎曲波導,并設計相應結構。(3)將離散元件組合為SOI平臺上的1×8 OPA結構,基于對稱和非對稱結構,分別利用直接和間接確定方式排列輸出波導位置,而后分別進行遠場強度分布模擬,在限制FWHM條件下,邊瓣抑制比可至少減小到18.90%。(4)采用1×16 OPA結構,波導間隔按余弦函數分布,從最普通的函數表達式開始,研究函數中不同關鍵參數對遠場性能的影響,可同時獲得0.81°的FWHM和17.82%的邊瓣抑制比。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN252

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 張穎;王爍;高云磊;;余弦形波導彎曲損耗模型分析[J];激光與光電子學進展;2015年05期

相關博士學位論文 前2條

1 梁華偉;光波導光學相控陣技術的理論和實驗研究[D];西安電子科技大學;2007年

2 李家立;光波導光學相控陣技術研究[D];西安電子科技大學;2005年

相關碩士學位論文 前1條

1 張珊珊;基于相位加權方法消除光學相控陣中的柵瓣[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

本文編號：2738211