隨著大數(shù)據(jù)時代的到來,信息交互產生的龐大數(shù)據(jù)量對通信系統(tǒng)的帶寬和速度提出了更高的要求。硅基光電子技術以其器件尺寸小、無焦耳熱損耗、CMOS工藝兼容等獨特優(yōu)勢成為支撐新一代光通信、光互連的核心技術之一。在越來越多的光學元器件完成硅基平臺集成后,集成光學芯片也逐漸走向了實際應用,但系統(tǒng)中以光隔離器和光環(huán)行器為代表的非互易光學器件仍使用分立器件,嚴重制約了硅基光電子技術的成本和應用范圍。因此對于集成非互易光學器件的研究,擁有巨大的實用價值。本文以基于磁光非互易移相效應的硅基集成非互易光學器件為研究對象,闡釋了集成硅基光電子器件中常用的磁光效應原理及導波光學原理,討論了硅基集成磁光波導器件中的非互易傳輸原理,設計了兩種寬帶硅基磁光非互易器件,并采用單片集成的技術路線將磁光材料與硅基光波導型器件集成。主要工作分為以下兩部分:（1）MZI型磁光隔離器。通過新型器件設計,顯著減小器件至400μm×210μm,并使器件可在單向磁場下工作。通過優(yōu)化偏振旋轉器結構、3 dB耦合器結構和磁光材料沉積窗口結構,降低了器件插入損耗,最終實現(xiàn)了低損耗單片集成的TE及TM模式寬帶磁光隔離器的設計及制備。實驗制備的T... 

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及研究意義
    1.2 磁光非互易器件的國際國內研究進展
        1.2.1 集成磁光非互易器件的發(fā)展歷程
        1.2.2 硅基集成磁光非互易器件的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 本論文的工作方向及工作內容
第二章 理論及實驗分析方法
    2.1 磁光材料及磁光效應理論
        2.1.1 磁光材料結構及性質
            2.1.1.1 釔鐵石榴石
            2.1.1.2 鈰摻雜的釔鐵石榴石
        2.1.2 磁光效應原理
            2.1.2.1 磁光法拉第效應
            2.1.2.2 磁光非互易移相效應
    2.2 波導器件模式傳輸理論
        2.2.1 模式耦合原理
            2.2.1.1 模式耦合公式
            2.2.1.2 均勻介質波導模式間的正交關系
            2.2.1.3 耦合系數(shù)
            2.2.1.4 模式演變
            2.2.1.5 定向耦合原理
        2.2.2 多模干涉原理
    2.3 數(shù)值仿真方法
        2.3.1 有限元法
        2.3.2 有限時域差分法
    2.4 實驗方法
        2.4.1 干法及濕法刻蝕方法
        2.4.2 磁光材料制備方法
        2.4.3 器件測試及表征方法
第三章 硅基集成馬赫-曾德爾型磁光隔離器的設計及制備
    3.1 馬赫-曾德爾型磁光隔離器工作原理
    3.2 馬赫-曾德爾型磁光隔離器設計方案
        3.2.1 Si/Ce:YIG磁光波導設計
        3.2.2 多模干涉型3 dB耦合器設計
    3.3 MZI型光隔離器制備和測試
    3.4 器件損耗分析
    3.5 基于偏振旋轉器的TE模式磁光隔離器設計
        3.5.1 3 dB耦合器設計
        3.5.2 漸變窗口結構設計
        3.5.3 偏振旋轉器設計
    3.6 器件制備和測試
    3.7 本章小結
第四章 多模干涉型磁光環(huán)行器的設計及制備
    4.1 多模干涉型光環(huán)行器工作原理
    4.2 多模干涉型環(huán)行器設計
        4.2.1 磁光波導結構設計
        4.2.2 寬帶3 dB耦合器設計
        4.2.3 寬帶器件設計
    4.3 器件性能仿真
    4.4 器件制備及表征
        4.4.1 器件制備流程
        4.4.2 器件刻蝕工藝
        4.4.3 磁光材料生長
        4.4.4 器件制備存在的問題分析
    4.5 本章小結
第五章 總結與展望
    5.1 全文總結
    5.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的成果



本文編號：3676781