隨著光纖通信技術的快速發(fā)展,光開關作為光纖通信技術的核心器件,一直受到廣泛的關注。目前,人們提出了各類實現光開關的方法,主要有機械式光開關、微機電（MEMS）光開關和波導型光開關�；诩刹▽Ъ夹g的光開關在響應速度、器件體積、和性能穩(wěn)定性等方面顯示了極高的應用前景。典型的波導型光開關有定向耦合器型、馬赫-曾德干涉型（MZI）、多模干涉耦合器型（MMI）和X結/Y分支全內反射型等,其中基于自映像效應的MMI光開關因其具有結構緊湊、插入損耗低、制作工藝相對簡單、容差性好等特點成為研究和應用的熱點�；诙嗄８缮骜詈闲凸忾_關多采用電光效應或熱光效應,基于熱光效應光開關速度較慢（一般?s量級）。因此本文采用載流子注入的電光調制方式,開關速度可以大大提升�；贕aAs、InP等Ⅲ-Ⅴ族半導體材料的MMI型高速光開關深受國內外學者的關注。本論文基于InP/InGaAs P半導體材料襯底設計并制備一個3?3 MMI型電光開關器件。首先對多模干涉自映像效應進行理論分析,在1550 nm波長設計了單模波導（脊波導寬度/脊高度）及多模波導區(qū)（長度/寬度）的理論值,利用有限差分光束傳播（FD-BPM）方法模擬... 

【文章來源】：北京工業(yè)大學北京市 211工程院校

【文章頁數】：65 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 光通信網絡與光學器件
    1.3 光開關技術簡介及其研究進展
        1.3.1 光開關概述
        1.3.2 常見光開關的種類及其工作原理
        1.3.3 光開關的性能參數及關鍵指標
        1.3.4 光開關的應用領域
    1.4 高速光開關的研究進展
    1.5 本論文的主要內容
第2章 載流子注入型InP/InGaAsP基MMI光開關原理分析
    2.1 多模干涉成像原理簡介
        2.1.1 多模干涉自映像效應（導模傳輸分析法）
        2.1.2 多模干涉成像分析
        2.1.3 多模干涉型器件應用
        2.1.4 多模干涉型（MMI）光開關的調制方式
    2.2 InP/InGaAsP（P-I-N）電光特性分析
    2.3 載流子注入效應
        2.3.1 能帶填充效應（Band filling）
        2.3.2 帶隙收縮效應（Band-gap renormalization）
        2.3.3 自由載流子吸收效應（Free carriers absorption effect）
        2.3.4 聯合效應
    2.4 載流子注入型InP/InGaAsP基MMI光開關電光調制基本原理
    2.5 本章小結
第3章 載流子注入型InP/InGaAsP基 3×3 MMI光開關的設計及優(yōu)化
    3.1 單模脊波導設計
    3.2 多模波導區(qū)域參數設計及優(yōu)化
    3.3 電極調制區(qū)域參數設計及優(yōu)化
        3.3.1 電極尺寸設計
        3.3.2 確定光開關電壓
    3.4 InP/InGaAsP基 3×3 MMI電光開關特性仿真分析
    3.5 本章小結
第4章 3×3 MMI光開關器件制備及測量
    4.1 器件結構設計及制備工藝
        4.1.1 器件掩膜版優(yōu)化設計
        4.1.2 光開關工藝制備流程
    4.2 電極設計及制備工藝
        4.2.1 改進后電極
    4.3 3×3 MMI光開關實驗測量
        4.3.1 端面耦合法器件測試裝置簡介
        4.3.2 測量結果
    4.4 工藝總結
總結
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]一種基于多模干涉耦合器的集成光開關研制[J]. 馬瓊芳,黃永清,黃輝,楊長屹,任曉敏.  光電子.激光. 2010(09)
[4]低功耗聚合物Mach-Zehnder熱光開關[J]. 王微,孫小強,王希斌,鄧玲,高磊,王菲,張大明.  光子學報. 2010(04)
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[6]2×2全光纖聲光開關的實驗研究[J]. 劉國祥,胡力,葉昆珍.  激光技術. 2006(01)
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碩士論文
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[2]陣列波導光柵波分復用器/解復用器的理論研究和優(yōu)化設計[D]. 孫太富.南京郵電大學 2013
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[4]InP基MMI-MZI型2×2光開關的理論分析與實驗研究[D]. 高飛.北京郵電大學 2007
[5]基于模式匹配法的多模干涉器特性研究[D]. 龔姣麗.華中師范大學 2006
[6]載流子注入型MMI光開關設計[D]. 高晴.浙江大學 2006
[7]Ⅲ－Ⅴ族半導體多量子阱多模干涉型光子器件研究[D]. 鄒曉冬.東南大學 2005
[8]Ti：LiNbO3波導光開關研究[D]. 趙龍.浙江大學 2004
[9]一種基于體硅微機械工藝的微機械光開關的研究[D]. 劉東棟.浙江大學 2002



本文編號：2922402