與集成電路芯片相比,集成光子芯片具有能耗低、速度快和帶寬大等優(yōu)點(diǎn),在信息等領(lǐng)域得到了極大的關(guān)注。在集成光子芯片中,集成光波導(dǎo)和光學(xué)微諧振腔是最主要的器件單元。集成光波導(dǎo)一般用于單一芯片不同器件的互聯(lián),而光經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離傳輸后耦合進(jìn)入芯片以及不同芯片之間的互聯(lián)需要光纖連接。因此,光纖與集成光波導(dǎo)的耦合十分關(guān)鍵。受限于光纖和集成光波導(dǎo)的模場(chǎng)匹配,兩者之間難以獲得高的耦合效率。而微納光纖,由于其具有直徑靈活可控、體積小、重量輕、損耗低、光場(chǎng)束縛強(qiáng)以及倏逝場(chǎng)大等特點(diǎn),可以解決集成光波導(dǎo)的耦合難題;同時(shí),微納光纖由普通光纖拉錐而成,具有與普通光纖無(wú)縫、無(wú)損連接等特點(diǎn)。結(jié)合上述特性,微納光纖為提高光耦合效率以及增加器件集成度方面帶來(lái)了新的機(jī)遇。本文從微納光纖和集成光子器件(集成光波導(dǎo)和回音壁模式微腔)出發(fā),系統(tǒng)而深入地分析了如何將光高效地耦合進(jìn)入集成光子器件;同時(shí),探討了微納光纖耦合的回音壁模式微腔在光學(xué)傳感以及非線性光學(xué)方向的應(yīng)用。本文主要內(nèi)容如下:本論文的第一部分,主要論述高品質(zhì)微納光纖制備方面的工作。采用“火焰刷”技術(shù)制備了直徑可控(<3 nm)的短腰微納光纖和高透過(guò)率(99.4%)長(zhǎng)腰微...

【文章頁(yè)數(shù)】：109 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 回音壁模式微腔簡(jiǎn)介
        1.2.1 回音壁模式方程
        1.2.2 回音壁模式微腔基本性質(zhì)
            1.2.2.1 回音壁模式微腔品質(zhì)因子
            1.2.2.2 回音壁模式微腔模式體積
        1.2.3 回音壁模式微腔耦合
        1.2.4 回音壁模式微腔應(yīng)用
            1.2.4.1 回音壁模式微腔在光學(xué)傳感中的應(yīng)用
            1.2.4.2 回音壁模式微腔在非線性光學(xué)中的應(yīng)用
    1.3 單光子探測(cè)器簡(jiǎn)介
        1.3.1 單光子探測(cè)器性能指標(biāo)
        1.3.2 單光子探測(cè)器分類
            1.3.2.1 光電倍增管
            1.3.2.2 雪崩光電二極管
            1.3.2.3 上轉(zhuǎn)換單光子探測(cè)器
    1.4 微納光纖簡(jiǎn)介
        1.4.1 微納光纖基本性質(zhì)
        1.4.2 微納光纖基本應(yīng)用
    1.5 本論文的研究工作和內(nèi)容安排
第2章 高品質(zhì)微納光纖制備
    2.1 引言
    2.2 微納光纖形貌理論模型
    2.3 微納光纖絕熱模型
    2.4 高透過(guò)率直徑可控微納光纖制備
    2.5 高透過(guò)率超長(zhǎng)腰微納光纖制備
    2.6 本章小節(jié)
第3章 基于微納光纖近場(chǎng)耦合的回音壁模式光學(xué)微腔
    3.1 引言
    3.2 片上聚合物SU-8微腔的光學(xué)傳感
        3.2.1 SU-8微腔的制備
        3.2.2 SU-8微腔的封裝
        3.2.3 SU-8微腔的溫度傳感
        3.2.4 小節(jié)
    3.3 片上鈮酸鋰微腔的非線性光學(xué)
        3.3.1 片上鈮酸鋰單盤(pán)微腔寬帶準(zhǔn)相位匹配諧波產(chǎn)生
            3.3.1.1 準(zhǔn)相位匹配
            3.3.1.2 單盤(pán)微腔制備
            3.3.1.3 單盤(pán)微腔非線性實(shí)驗(yàn)
            3.3.1.4 討論
            3.3.1.5 小節(jié)
        3.3.2 片上鈮酸鋰雙盤(pán)微腔的強(qiáng)非線性光學(xué)
            3.3.2.1 強(qiáng)耦合理論
            3.3.2.2 雙盤(pán)微腔制備
            3.3.2.3 雙盤(pán)微腔非線性實(shí)驗(yàn)
            3.3.2.4 討論
            3.3.2.5 小節(jié)
    3.4 本章小節(jié)
第4章 基于微納光纖模場(chǎng)匹配的鈮酸鋰集成波導(dǎo)器件
    4.1 引言
    4.2 耦合模理論
    4.3 微納光纖耦合上轉(zhuǎn)換單光子探測(cè)器
        4.3.1 非線性耦合波方程
        4.3.2 微納光纖耦合反質(zhì)子交換鈮酸鋰波導(dǎo)
            4.3.2.1 微納光纖耦合反質(zhì)子交換鈮酸鋰波導(dǎo)數(shù)值仿真
            4.3.2.2 微納光纖套管制備
            4.3.2.3 微納光纖耦合反質(zhì)子交換鈮酸鋰波導(dǎo)實(shí)驗(yàn)
        4.3.3 上轉(zhuǎn)換單光子探測(cè)器制備及其性能分析
            4.3.3.1 上轉(zhuǎn)換單光子探測(cè)器制備
            4.3.3.2 上轉(zhuǎn)換單光子探測(cè)器性能分析
        4.3.4 討論
    4.4 微納光纖耦合LNOI波導(dǎo)
        4.4.1 LNOI單模波導(dǎo)制備
        4.4.2 微納光纖耦合LNOI波導(dǎo)數(shù)值仿真
        4.4.3 微納光纖制備
        4.4.4 微納光纖耦合LNOI波導(dǎo)實(shí)驗(yàn)
        4.4.5 討論
    4.5 本章小節(jié)
第5章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷



本文編號(hào)：3803035