發(fā)布時間：2017-03-22 21:14

  本文關鍵詞：硅基二氧化硅熱光開關的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光開關矩陣是組成大規(guī)模光交換系統(tǒng)的核心器件之一,并且廣泛應用于各種光網(wǎng)絡中。單晶體硅與硅化物的優(yōu)勢在于硅的熱傳導效率很高、波導損耗很小、工藝成熟易于集成,現(xiàn)實中對于它的利用率同樣很高,具有很好的發(fā)展前景。在硅基二氧化硅熱光開關的研究中,光開關在制備工藝上有著一定的困難與不成熟,所以本文主要使用Optiwave公司研發(fā)的軟件對耦合器、光開關以及大型光開關陣列進行優(yōu)化設計。主要研究內(nèi)容包括:(1)根據(jù)對熱光開關的特性以及其各項參數(shù)的研究,提出優(yōu)化方案。(2)通過OptiBPM軟件優(yōu)化設計的MZI(Mach-Zehnder interferometer)型開關單元,并對其光路進行性能仿真得到其光路傳輸時的歸一化功率與折射率變化圖。(3)根據(jù)相移器原理設計加熱電極結構,同時通過COMSOL有限元仿真軟件對電極的熱傳導特性進行性能仿真,得到Si基SiO2與SOI光波導熱光效應仿真輸出。(4)在2×2光開關單元的優(yōu)化設計基礎上,按網(wǎng)絡結構構建8×8矩陣光交換模塊,通過Opti-System軟件對2×2,4×4 MZI型Si基SiO2光開關陣列的性能進行仿真與分析,并測量出各輸出端口的能量輸出功率。
【關鍵詞】：熱光開關 加熱電極 光開關矩陣 硅基二氧化硅
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 引言8-9
• 1.2 光開關傳統(tǒng)作用及其分類9-10
• 1.2.1 光開關的傳統(tǒng)作用9-10
• 1.2.2 光開關的分類10
• 1.3 光開關技術的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.4 本論文的主要研究內(nèi)容12-13
• 第二章 光波導理論基礎13-25
• 2.1 光波導理論13-16
• 2.1.1 平板波導的波方程13-15
• 2.1.2 平板波導模式分析15-16
• 2.2 矩形波導16-20
• 2.2.1 矩形波導理論模型16-18
• 2.2.2 矩形波導的導模分析18-20
• 2.3 矩形波導耦合理論20-21
• 2.3.1 耦合模方程20
• 2.3.2 定向耦合器20-21
• 2.4 MZI熱光開關的性能參數(shù)及其開關原理21-24
• 2.4.1 光開關的性能參數(shù)21-23
• 2.4.2 MZI熱光開關原理23-24
• 2.5 本章小結24-25
• 第三章 對MZI熱光開關單元器件設計、模擬及優(yōu)化25-37
• 3.1 定向 3dB耦合器的模擬優(yōu)化25-29
• 3.1.1 加熱電極設計的要素25-26
• 3.1.2 3dB耦合器設計要素26-27
• 3.1.3 設計規(guī)格及模擬分析27-29
• 3.2 定向 3dB耦合器型MZI熱光開關的設計模擬29-32
• 3.2.1 對稱 3dB耦合器MZI熱光開關29-31
• 3.2.2 非對稱 3dB耦合器MZI熱光開關31-32
• 3.3 多模干涉(Multimode Interference MMI)耦合器的模擬優(yōu)化32-36
• 3.3.1 對稱MMI耦合器型的MZI光開關的模擬優(yōu)化34
• 3.3.2 非對稱MMI耦合器型的MZI光開關的模擬優(yōu)化34-36
• 3.4 本章小結36-37
• 第四章 加熱電極的設計與光波導仿真37-50
• 4.1 熱光效應基礎37-39
• 4.1.1 熱光系數(shù)37-38
• 4.1.2 熱光效應38-39
• 4.2 熱傳導理論基礎39-40
• 4.2.1 傅立葉定理39
• 4.2.2 導熱系數(shù)39-40
• 4.3 熱光效應的仿真方式40-42
• 4.4 熱學模型的建立42-46
• 4.4.1 熱傳導方程的建立42-43
• 4.4.2 邊界條件的設置43-45
• 4.4.3 加熱電極的設計45-46
• 4.5 光波導仿真結果46-49
• 4.6 本章小結49-50
• 第五章 矩陣光開關的網(wǎng)狀結構50-55
• 5.1 Crossbar型光開關網(wǎng)狀結構介紹50-51
• 5.2 Banyan型光開關網(wǎng)狀結構模擬分析51-52
• 5.2.1 Banyan型光開關網(wǎng)狀結構51
• 5.2.2 擴展Banyan型網(wǎng)狀結構51-52
• 5.3 對Banyan矩陣開關進行模擬分析52-54
• 5.4 本章小結54-55
• 結論55-56
• 攻讀碩士期間的學術成果56-57
• 致謝57-58
• 參考文獻58-59

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本文編號：262259