近年來,絕緣體上硅(SOI)材料在光子集成領(lǐng)域得到了較高的關(guān)注,但其波導(dǎo)層和包層間的高折射率差會引入顯著的偏振相關(guān)性問題,極大的限制了Si基光子器件應(yīng)用范圍。作為解決方案之一,偏振分集系統(tǒng)又成為人們研究的熱點(diǎn)。偏振控制器件作為該系統(tǒng)中的核心器件,具有重要的研究意義。因此本文圍繞Si基偏振控制器做了如下工作:(1)依據(jù)模式耦合原理,設(shè)計(jì)了基于非對稱定向耦合器(ADC)型偏振分束器(PBS)。首先,通過調(diào)整波導(dǎo)的寬度和高度,使其滿足相位匹配條件,達(dá)到偏振分束的目的。其次,通過增加Si₃N₄材料覆蓋層以及引入弧形波導(dǎo),優(yōu)化器件性能,仿真結(jié)果表明:在1550nm波長處,TM₀和TE₀偏振模的偏振消光比(PER)顯著增大,均大于29.8dB;損耗(Loss)進(jìn)一步縮小,均小于0.33dB;器件總長度約為6μm。(2)依據(jù)模式混合原理,設(shè)計(jì)了基于表面等離子體(SPPs)波導(dǎo)的偏振旋轉(zhuǎn)器(PR)。通過引入Ag金屬條形成非對稱截面,其所激發(fā)出的兩個(gè)混合模式相互干涉,在傳輸一定距離后實(shí)現(xiàn)偏振旋轉(zhuǎn)。仿真結(jié)果表明:在15...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)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 國內(nèi)外對偏振控制器件的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 偏振分束器的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 偏振旋轉(zhuǎn)器的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 偏振分束-旋轉(zhuǎn)器的研究現(xiàn)狀
    1.3 SOI材料的選擇
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第二章 理論及數(shù)值研究方法
    2.1 光波導(dǎo)中的模式耦合理論
    2.2 表面等離子體激元的基本概念
        2.2.1 金屬-介質(zhì)截面處的表面等離子體激元
        2.2.2 SPPs的激發(fā)方式
    2.3 時(shí)域有限差分法(FDTD)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于非對稱定向耦合器的偏振分束器的研究
    3.1 ADC型 PBS的設(shè)計(jì)
        3.1.1 原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.1.2 性能與仿真分析
    3.2 ADC型 PBS的優(yōu)化設(shè)計(jì)
        3.2.1 材料選擇與結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        3.2.2 性能與仿真分析
    3.3 本章小結(jié)
第四章 基于表面等離子體波導(dǎo)的偏振旋轉(zhuǎn)器的研究
    4.1 原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    4.2 性能與仿真分析
    4.3 本章小結(jié)
第五章 基于混合等離子體波導(dǎo)的偏振分束-旋轉(zhuǎn)器的研究
    5.1 原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    5.2 性能與仿真分析
    5.3 本章小結(jié)
第六章 應(yīng)用與總結(jié)
    6.1 硅基偏振控制器件的應(yīng)用
        6.1.1 偏振控制器件在偏振分集系統(tǒng)中的應(yīng)用
        6.1.2 偏振控制器件在偏振-模分聯(lián)合復(fù)用系統(tǒng)中的應(yīng)用
    6.2 總結(jié)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文
附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目
致謝



本文編號：3970775