光波導光學相控陣具有掃描速度快、光損耗小、控制電壓低、易于小型化、集成化等優(yōu)點,在光信息存儲與處理、無人駕駛、智能穿戴、生物醫(yī)療等領域具有廣泛的應用前景。本文對硅波導相控陣系統(tǒng)進行了理論分析與器件設計,主要內(nèi)容包括:1、從Si的熱光效應和GaAs的電光效應出發(fā),介紹了光波導光學相控陣的一維掃描原理;分析了Si和GaAs兩種材料波導陣列的傳輸特性及耦合特性,對比了兩種材料的光波導相控陣在響應速度、傳輸損耗、加工難度等方面的優(yōu)點與不足;以硅波導相控陣為例,設計了8陣元波導陣列結(jié)構(gòu),研究了遠場光束的掃描性能,結(jié)果表明:本文設計的系統(tǒng)最大掃描范圍為?35°。2、針對硅波導相控陣,分別建立了波導光柵耦合器和多模干涉分束器的仿真模型,結(jié)果表明:本文設計的光柵耦合器最大耦合效率約為50%,多模干涉分束器的最低損耗約為0.16dB。3、建立了移相器單元的熱場分析模型,確定了該模型的初始及邊界條件,對目前常用加熱電極材料進行了分析與對比,選取鈦電極作為加熱電極,分析了加熱電極尺寸、上包層厚度和外加功率等因素對移相器單元溫度分布及相移特性的影響。結(jié)果表明,本文設計的移相器單元完成2π相移需要的外加功率約為... 

【文章來源】：西安電子科技大學陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

Hobbs等人研制的GaAs光學相控陣1991年，D.R.Wight等人采用脊波導的結(jié)構(gòu)，設計了AlGaAs一維相控陣激光掃

西安電子科技大學碩士學位論文圖 1. 1 Hobbs 等人研制的 GaAs 光學相控陣1991 年，D.R.Wight 等人采用脊波導的結(jié)構(gòu)，設計了 AlGaAs 一維相控陣激光掃描器[5]，其結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示，該器件在 30V 偏置電壓下，掃描角達到 20°，開關速度為 2GHz，從實驗上驗證了 GaAs 具有掃描角度大，響應速度快的特點。

西安電子科技大學碩士學位論文圖 1. 1 Hobbs 等人研制的 GaAs 光學相控陣1991 年，D.R.Wight 等人采用脊波導的結(jié)構(gòu)，設計了 AlGaAs 一維相控陣激光掃描器[5]，其結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示，該器件在 30V 偏置電壓下，掃描角達到 20°，開關速度為 2GHz，從實驗上驗證了 GaAs 具有掃描角度大，響應速度快的特點。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種新型的光波導光學相控陣的特性研究（英文）[J]. 葉佳雨,李立京,陳文,鄭月,孫鳴捷.  紅外與激光工程. 2017(06)
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[3]基于電光材料的光學相控陣技術研究進展[J]. 瞿榮輝,葉青,董作人,方祖捷.  中國激光. 2008(12)
[4]液晶光學相控陣可編程光束偏轉(zhuǎn)研究[J]. 張健,徐林,吳麗瑩,劉翔,張進廠.  光子學報. 2008(08)
[5]新型光波導陣列電光快速掃描器的饋電特性[J]. 李家立,石順祥,王廣生,花吉珍.  西安電子科技大學學報. 2002(06)
[6]一種新型的光波導陣列電光快速掃描器[J]. 石順祥,李家立,王廣生,花吉珍.  光學學報. 2002(11)
[7]新型光波導陣列電光快速掃描器的光波導效應[J]. 李家立,石順祥,王廣生,花吉珍,趙衛(wèi).  光子學報. 2002(08)

博士論文
[1]硅基聚合物熱光開關器件及其可靠性研究[D]. 劉玉芬.吉林大學 2015
[2]光波導光學相控陣技術的理論和實驗研究[D]. 梁華偉.西安電子科技大學 2007
[3]光波導光學相控陣技術研究[D]. 李家立.西安電子科技大學 2005

碩士論文
[1]硅基光學移相器研究[D]. 武倩倩.上海交通大學 2015
[2]硅基光柵耦合器和波導分束器的研究[D]. 周闊.國防科學技術大學 2013
[3]SOI集成光波導的制備及傳輸特性研究[D]. 晉玉劍.中北大學 2012



本文編號：3451025