可調(diào)窄帶濾波器和可調(diào)偏振分束器都是光學(xué)系統(tǒng)中的重要光功能器件,它們在光信號處理、光學(xué)傳感和光纖通信等領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。首先,本文基于一維亞波長光柵結(jié)構(gòu)提出了一種新型的可調(diào)窄帶濾波器,利用微流控技術(shù)實(shí)現(xiàn)了輸出波長的動態(tài)調(diào)控,運(yùn)用嚴(yán)格模式理論,編寫了模擬仿真程序,對其光學(xué)性能進(jìn)行了模擬分析,模擬結(jié)果表明,該器件波長調(diào)諧范圍可達(dá)28 nm,其濾波帶寬始終小于0.03nm,品質(zhì)因數(shù)Q高達(dá)50000。此外,在可調(diào)控濾波器的基礎(chǔ)上,提出一種高靈敏度液體折射率傳感器,該傳感器測量范圍為1.33~1.41,測量靈敏度可達(dá)350 nm/RIU,同時還具有測量精度高、結(jié)構(gòu)簡單、測量范圍大、測量迅速和易于集成等優(yōu)勢,在生物光子傳感和化學(xué)檢測等技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。其次,針對基于一維亞波長光柵結(jié)構(gòu)可調(diào)窄帶濾波器存在的偏振依賴性的問題,本文利用二維亞波長光柵偏振不敏感的特性,充分融合了微流控技術(shù)調(diào)控簡單、可調(diào)諧范圍大的優(yōu)點(diǎn),提出了一種與偏振態(tài)無關(guān)的可調(diào)窄帶濾波器。對所設(shè)計(jì)器件的光學(xué)性能進(jìn)行了仿真分析,其仿真結(jié)果表明該濾波器的可以對TE/TM兩種不同的偏振態(tài)實(shí)現(xiàn)同步濾波,波長的動態(tài)調(diào)諧范圍可達(dá)37 nm,其濾波帶寬始終在0.8nm以內(nèi),靈敏度S可達(dá)336 nm/RIU,品質(zhì)因數(shù)Q高達(dá)2000。最后,本文提出了一種新型的微流控可調(diào)偏振分束器,該器件基于一維亞波長光柵結(jié)構(gòu),充分利用了微流控技術(shù)卓越的調(diào)控性能,在1550 nm的波長處,實(shí)現(xiàn)了TE/TM兩種偏振態(tài)在光柵的反射區(qū)和透射區(qū)的動態(tài)調(diào)控。運(yùn)用了嚴(yán)格模式理論,對該器件的光學(xué)性能進(jìn)行了模擬分析,數(shù)值模擬結(jié)果表明,當(dāng)控制微流體折射率為1.43時,該器件的反射消光比可達(dá)27.9 dB,透射消光比可達(dá)27 dB,當(dāng)控制微流體折射率為1.53時,反射消光比可達(dá)28.5 dB,透射消光比可達(dá)29.9dB,同時該器件具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)控簡便、制作工藝寬容度大等諸多優(yōu)點(diǎn),具有重要的科學(xué)研究意義。
【學(xué)位單位】：湖南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN713;O436.3
【部分圖文】：

圖 1.1 基于 LiNbO3 光子晶體的電光型可調(diào)控濾波器，X. G. Tang 等人基于“Y”型分支波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出一2]，器件結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1.2 所示，采用電光性能優(yōu)異 中紅色區(qū)域）作為 Y”型分支處波導(dǎo)的包層，液晶的，充分利用了液晶的雙折射效應(yīng)和電光效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了 T動態(tài)調(diào)控，且該偏振分束器具有消光比高、調(diào)控響應(yīng)速光學(xué)性能，但該器件的體積較大，同時所需要的調(diào)控電的集成。

圖 1.1 基于 LiNbO3 光子晶體的電光型可調(diào)控濾波器X. G. Tang 等人基于“Y”型分支波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出一]，器件結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1.2 所示，采用電光性能優(yōu)異紅色區(qū)域）作為 Y”型分支處波導(dǎo)的包層，液晶的充分利用了液晶的雙折射效應(yīng)和電光效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了 T態(tài)調(diào)控，且該偏振分束器具有消光比高、調(diào)控響應(yīng)速學(xué)性能，但該器件的體積較大，同時所需要的調(diào)控電集成。

圖 1.3 可調(diào)控濾波器的原理圖和橫截面結(jié)構(gòu)2018 年，F(xiàn). Meng 等人基于 MMI 波導(dǎo)結(jié)構(gòu)利用向列液晶晶的電光效應(yīng)設(shè)計(jì)出一種可調(diào)控偏振分束器[4]，通過改變由外部施加的電壓改變調(diào)控區(qū)液晶的折射率，器件的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1.4 所示，多模區(qū)的波導(dǎo)為級聯(lián)結(jié)構(gòu)，對于 TE 波和TM 波而言，在液晶中的折射率是不相同的，利用液晶的電光效應(yīng)，可以控制液晶晶軸的取向來控制折射率的變化，在輸出端口實(shí)現(xiàn)了偏振態(tài)的動態(tài)調(diào)控。

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本文編號：2827616