亞波長光柵由于其結構尺寸的亞波長量級（光柵周期小于入射光波長）,具有傳統(tǒng)光柵所沒有的光學特性,同時其微型化的結構可以應用在集成光學領域,因此隨著微納技術的快速發(fā)展,亞波長光柵作為重要的微納光學器件,在全息技術、光譜學、光通信和信息處理等多個領域都得到了廣泛應用。在光通信系統(tǒng)中,高折射率差亞波長光柵（High Contrast Sub-wavelength Grating,HCG）是光柵條（高折射率材料）完全被低折射率材料包圍的一種亞波長光柵。HCG通過改變光柵參數(shù),可以制作成高性能反射鏡、高透鏡、偏振器、偏轉器,分束器、濾波器等,成為光通信中的研究熱點。本論文主要圍繞應用于光通信系統(tǒng)中的高折射率差亞波長光柵,對其獨特性能進行了理論和實驗研究。論文的主要研究內容和創(chuàng)新如下:1、分析了三種分析光柵的方法,即嚴格耦合波分析法（Rigorous Coupled Wave Analysis,RCWA）、模式匹配法（Model Method）和有限元法（Finite Element Method）。嚴格耦合波分析法能夠更清晰地分析光波作用于光柵后,光柵表面的衍射特性,而模式匹配法則更適合分析光在光... 

【文章來源】：北京郵電大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號說明
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 論文結構安排
    1.3 參考文獻
第二章 光通信系統(tǒng)中的高折射率差亞波長光柵（HCG）
    2.1 光通信系統(tǒng)中HCG概述
    2.2 HCG研究方法
        2.2.1 嚴格耦合波分析法
        2.2.2 模式匹配法
        2.2.3 有限元法
    2.3 光通信系統(tǒng)中HCG的特性及其原理
        2.3.1 HCG的寬帶高反和高透特性
        2.3.2 高Q諧振特性
        2.3.3 HCG的波前相位控制特性
        2.3.4 HCG的偏振敏感特性
    2.4 HCG在光通信系統(tǒng)中的應用
        2.4.1 HCG反射鏡
        2.4.2 HCG功分器
        2.4.3 HCG偏振分束器
        2.4.4 HCG與光探測器集成
    2.5 HCG參數(shù)變化對衍射特性的影響
        2.5.1 光柵周期與占空比同時變化時對于光柵性能的影響
        2.5.2 厚度變化對HCG的影響
        2.5.3 入射波長對HCG的影響
    2.6 參考文獻
第三章 新型HCG會聚透鏡結構設計及仿真
    3.1 高性能HCG會聚反射鏡研究
        3.1.1 高性能HCG會聚反射鏡原理
        3.1.2 高性能會聚反射鏡結構設計
        3.1.3 高性能會聚反射鏡結構仿真與分析
    3.2 雙厚度HCG會聚透鏡研究
        3.2.1 TE偏振光入射時雙厚度HCG會聚透鏡原理及參數(shù)分析
        3.2.2 TE光入射時雙厚度HCG會聚透鏡相位拼接算法
        3.2.3 TE偏振光入射時雙厚度HCG會聚透鏡的結構設計
        3.2.4 TE偏振光垂直入射時雙厚度HCG會聚透鏡的結構仿真與分析
    3.3 參考文獻
第四章 新型雙厚度HCG分束器結構設計及仿真
    4.1 雙厚度HCG分束器原理
    4.2 雙厚度HCG分束器的結構設計
    4.3 雙厚度HCG分束器的結構仿真
    4.4 參考文獻
第五章 高反會聚HCG實驗制備及研究
    5.1 HCG會聚反射鏡的設計
    5.2 HCG會聚高反鏡制備技術
        5.2.1 電子束曝光
        5.2.2 干法刻蝕
    5.3 高反射會聚HCG測試系統(tǒng)
        5.3.1 測試系統(tǒng)設計
        5.3.2 測試系統(tǒng)環(huán)境搭建與數(shù)據(jù)采集
        5.3.3 實驗結果與誤差分析
    5.4 參考文獻
第六章 總結與展望
    6.1 工作總結
    6.2 工作展望
致謝
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文目錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]一維增透亞波長光柵的研究[J]. 江孝偉,武華.  發(fā)光學報. 2017(02)
[2]基于非周期高折射率差亞波長光柵的光功分器（英文）[J]. 毛敏,黃永清,房文靜,段曉峰,劉凱,任曉敏.  激光與光電子學進展. 2016(01)
[3]高反射、高透射和高Q諧振的納米光柵結構設計及物理分析[J]. 武華,李沖,郭霞.  北京工業(yè)大學學報. 2015(12)
[4]Si/SiO2高對比光柵參數(shù)對反射率的影響[J]. 李秀山,寧永強,張星,賈鵬,陳泳屹,秦莉,劉云,王立軍.  發(fā)光學報. 2015(07)
[5]High-transmittivity non-periodic sub-wavelength high-contrast grating with large-angle beam-steering ability[J]. 馬長鏈,黃永清,段曉峰,任曉敏.  Chinese Optics Letters. 2014(12)
[6]光柵衍射特性的耦合波分析、計算與討論[J]. 蔡托,桑田,趙華.  光電工程. 2010(04)
[7]一種具有亞波長光柵結構的光探測器的設計[J]. 楊一粟,黃永清,黃輝,王琦,任曉敏.  中國激光. 2009(09)
[8]亞波長光柵的衍射效率[J]. 張澤全,黃元申,莊松林,饒小紅,沈國土.  儀器儀表學報. 2007(04)
[9]ICP刻蝕技術在MEMS器件制作中的應用[J]. 李偉東,張建輝,吳學忠,李圣怡.  微納電子技術. 2005(10)
[10]光通信中的無源光功分器[J]. 馬慧蓮,楊建義,王明華.  微電子技術. 2000(01)

博士論文
[1]光通信系統(tǒng)中新型亞波長光柵與半導體光探測器集成的研究[D]. 房文敬.北京郵電大學 2017
[2]亞波長光學元件的特性及應用研究[D]. 聶婭.四川大學 2004

碩士論文
[1]亞波長光柵及其在光通信系統(tǒng)中應用的研究[D]. 馬長鏈.北京郵電大學 2015
[2]光通信系統(tǒng)中亞波長光柵的偏振性能及其在光探測器上應用的研究[D]. 李業(yè)弘.北京郵電大學 2015
[3]光通信波段亞波長光柵偏振器的設計與分析[D]. 蔡二飛.北京郵電大學 2013



本文編號：3150069