隨著光纖通信技術(shù)的快速發(fā)展,光開關(guān)作為光纖通信技術(shù)的核心器件,一直受到廣泛的關(guān)注。目前,人們提出了各類實(shí)現(xiàn)光開關(guān)的方法,主要有機(jī)械式光開關(guān)、微機(jī)電（MEMS）光開關(guān)和波導(dǎo)型光開關(guān)�；诩刹▽�(dǎo)技術(shù)的光開關(guān)在響應(yīng)速度、器件體積、和性能穩(wěn)定性等方面顯示了極高的應(yīng)用前景。典型的波導(dǎo)型光開關(guān)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(jié)/Y分支全內(nèi)反射型等,其中基于自映像效應(yīng)的MMI光開關(guān)因其具有結(jié)構(gòu)緊湊、插入損耗低、制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、容差性好等特點(diǎn)成為研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)�；诙嗄８缮骜詈闲凸忾_關(guān)多采用電光效應(yīng)或熱光效應(yīng),基于熱光效應(yīng)光開關(guān)速度較慢（一般?s量級(jí)）。因此本文采用載流子注入的電光調(diào)制方式,開關(guān)速度可以大大提升�；贕aAs、InP等Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體材料的MMI型高速光開關(guān)深受國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。本論文基于InP/InGaAs P半導(dǎo)體材料襯底設(shè)計(jì)并制備一個(gè)3?3 MMI型電光開關(guān)器件。首先對(duì)多模干涉自映像效應(yīng)進(jìn)行理論分析,在1550 nm波長(zhǎng)設(shè)計(jì)了單模波導(dǎo)（脊波導(dǎo)寬度/脊高度）及多模波導(dǎo)區(qū)（長(zhǎng)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(xué)北京市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級(jí)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(wǎng)絡(luò)與光學(xué)器件
    1.3 光開關(guān)技術(shù)簡(jiǎn)介及其研究進(jìn)展
        1.3.1 光開關(guān)概述
        1.3.2 常見光開關(guān)的種類及其工作原理
        1.3.3 光開關(guān)的性能參數(shù)及關(guān)鍵指標(biāo)
        1.3.4 光開關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域
    1.4 高速光開關(guān)的研究進(jìn)展
    1.5 本論文的主要內(nèi)容
第2章 載流子注入型InP/InGaAsP基MMI光開關(guān)原理分析
    2.1 多模干涉成像原理簡(jiǎn)介
        2.1.1 多模干涉自映像效應(yīng)（導(dǎo)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(yīng)用
        2.1.4 多模干涉型（MMI）光開關(guān)的調(diào)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(yīng)
        2.3.1 能帶填充效應(yīng)（Band filling）
        2.3.2 帶隙收縮效應(yīng)（Band-gap renormalization）
        2.3.3 自由載流子吸收效應(yīng)（Free carriers absorption effect）
        2.3.4 聯(lián)合效應(yīng)
    2.4 載流子注入型InP/InGaAsP基MMI光開關(guān)電光調(diào)制基本原理
    2.5 本章小結(jié)
第3章 載流子注入型InP/InGaAsP基 3×3 MMI光開關(guān)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化
    3.1 單模脊波導(dǎo)設(shè)計(jì)
    3.2 多模波導(dǎo)區(qū)域參數(shù)設(shè)計(jì)及優(yōu)化
    3.3 電極調(diào)制區(qū)域參數(shù)設(shè)計(jì)及優(yōu)化
        3.3.1 電極尺寸設(shè)計(jì)
        3.3.2 確定光開關(guān)電壓
    3.4 InP/InGaAsP基 3×3 MMI電光開關(guān)特性仿真分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 3×3 MMI光開關(guān)器件制備及測(cè)量
    4.1 器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制備工藝
        4.1.1 器件掩膜版優(yōu)化設(shè)計(jì)
        4.1.2 光開關(guān)工藝制備流程
    4.2 電極設(shè)計(jì)及制備工藝
        4.2.1 改進(jìn)后電極
    4.3 3×3 MMI光開關(guān)實(shí)驗(yàn)測(cè)量
        4.3.1 端面耦合法器件測(cè)試裝置簡(jiǎn)介
        4.3.2 測(cè)量結(jié)果
    4.4 工藝總結(jié)
總結(jié)
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]InP基MOCVD及MBE外延生長(zhǎng)HBT的制備與分析[J]. 崔海林,任曉敏,黃輝.  光電子.激光. 2012(06)
[2]InP基1×4多模干涉耦合器的設(shè)計(jì)與制作[J]. 馬麗,朱洪亮,陳明華,張燦,王寶軍,邊靜.  光子學(xué)報(bào). 2012(03)
[3]一種基于多模干涉耦合器的集成光開關(guān)研制[J]. 馬瓊芳,黃永清,黃輝,楊長(zhǎng)屹,任曉敏.  光電子.激光. 2010(09)
[4]低功耗聚合物Mach-Zehnder熱光開關(guān)[J]. 王微,孫小強(qiáng),王希斌,鄧玲,高磊,王菲,張大明.  光子學(xué)報(bào). 2010(04)
[5]光傳送網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用[J]. 趙文玉.  中興通訊技術(shù). 2008(04)
[6]2×2全光纖聲光開關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 劉國(guó)祥,胡力,葉昆珍.  激光技術(shù). 2006(01)
[7]MOCVD生長(zhǎng)GaN材料的模擬[J]. 郭文平,邵嘉平,羅毅,孫長(zhǎng)征,郝智彪,韓彥軍.  半導(dǎo)體學(xué)報(bào). 2005(04)
[8]DWDM光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)[J]. 趙亮,唐棣芳.  光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù). 2005(01)
[9]多模干涉型集成光學(xué)器件研究進(jìn)展[J]. 馬慧蓮,王明華.  光電子·激光. 2003(04)
[10]光開關(guān)及其在全光網(wǎng)中的應(yīng)用[J]. 隋志成,姜希軍,吳志堅(jiān).  光通信技術(shù). 2002(03)

碩士論文
[1]MZI型聚合物電光開關(guān)的研究[D]. 岳遠(yuǎn)斌.吉林大學(xué) 2014
[2]陣列波導(dǎo)光柵波分復(fù)用器/解復(fù)用器的理論研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 孫太富.南京郵電大學(xué) 2013
[3]多模干涉型光耦合器研究[D]. 劉杰.西安電子科技大學(xué) 2008
[4]InP基MMI-MZI型2×2光開關(guān)的理論分析與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 高飛.北京郵電大學(xué) 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(xué) 2006
[6]載流子注入型MMI光開關(guān)設(shè)計(jì)[D]. 高晴.浙江大學(xué) 2006
[7]Ⅲ－Ⅴ族半導(dǎo)體多量子阱多模干涉型光子器件研究[D]. 鄒曉冬.東南大學(xué) 2005
[8]Ti：LiNbO3波導(dǎo)光開關(guān)研究[D]. 趙龍.浙江大學(xué) 2004
[9]一種基于體硅微機(jī)械工藝的微機(jī)械光開關(guān)的研究[D]. 劉東棟.浙江大學(xué) 2002



本文編號(hào)：2922402