本文關(guān)鍵詞：光時(shí)域微分器的研究與優(yōu)化設(shè)計(jì)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：開(kāi)發(fā)以電子和光子為信息載體的硅基大規(guī)模集成技術(shù)已經(jīng)成為信息技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。全光信息處理作為全光通信的關(guān)鍵技術(shù)受到越來(lái)越多研究者的青睞。光時(shí)域微分器在全光信息處理領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。本文圍繞光時(shí)域微分器的原理,基于波導(dǎo)耦合理論,討論了四種實(shí)現(xiàn)光時(shí)域微分器的方案,這四種方案分別為基于微環(huán)諧振器的光時(shí)域微分器、基于自耦合諧振器的光時(shí)域微分器、基于并聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器和串聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器的光時(shí)域微分器。本文分別對(duì)這四種光時(shí)域微分器的實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了微分特性研究和仿真分析,主要完成的工作如下:首先闡述了光時(shí)域微分器的研究意義和發(fā)展現(xiàn)狀,分析和總結(jié)了現(xiàn)有的幾種光時(shí)域微分器的實(shí)現(xiàn)方案。利用耦合模理論,深入分析了直-直波導(dǎo)耦合和直-彎波導(dǎo)耦合以及彎-彎波導(dǎo)耦合的耦合機(jī)理。仿真分析了定向耦合器耦合過(guò)程中傳輸功率的變化,驗(yàn)證了波導(dǎo)彎曲耦合過(guò)程中耦合系數(shù)與波導(dǎo)彎曲半徑和兩波導(dǎo)間距的變化關(guān)系。其次對(duì)微環(huán)諧振器和自耦合諧振器的頻譜特性進(jìn)行了分析,對(duì)二者實(shí)現(xiàn)光時(shí)域微分器的原理做了理論推導(dǎo)并通過(guò)仿真驗(yàn)證了二者實(shí)現(xiàn)微分器的可能性。令二者的傳輸頻譜與理想微分器的傳輸頻譜對(duì)比,證明了二者均可在臨界耦合狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)1階微分效果,在過(guò)耦合狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)2階微分效果。將高斯脈沖輸入用來(lái)實(shí)現(xiàn)光時(shí)域微分器的微環(huán)諧振器和自耦合諧振器中,通過(guò)數(shù)值模擬,分析二者實(shí)現(xiàn)1階微分和2階微分的微分效果。最后基于微環(huán)諧振器和自耦合諧振器的耦合理論和工作機(jī)理,提出了并聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器和串聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器兩種實(shí)現(xiàn)光時(shí)域微分器的方案。利用耦合模理論,推導(dǎo)出二者的傳輸函數(shù),在此基礎(chǔ)上仿真分析了二者的傳輸特性,證明了并聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器在滿(mǎn)足一定條件下可實(shí)現(xiàn)0.46階和1.25階的光時(shí)域微分器,串聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器在滿(mǎn)足一定條件下可實(shí)現(xiàn)0.7階和1.3階的光時(shí)域微分器。要實(shí)現(xiàn)光時(shí)域微分器的操作,需要通過(guò)濾波器的轉(zhuǎn)接,所以,找到濾波器的傳輸函數(shù)就顯得十分重要。在此基礎(chǔ)上,利用MATLAB對(duì)濾波器傳輸函數(shù)進(jìn)行模擬,找到理想的傳輸頻譜,并對(duì)提出的光時(shí)域微分器的理論進(jìn)行模擬,分析得到的譜線圖,為接下來(lái)的更深層次的研究提供理論上的支持。
【關(guān)鍵詞】：光時(shí)域微分器 耦合模理論 微環(huán)諧振器 自耦合諧振器
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 光時(shí)域微分器的研究意義9-10
• 1.2 光時(shí)域微分器的發(fā)展10-14
• 1.3 本論文的主要研究工作14-16
• 2 波導(dǎo)耦合分析16-26
• 2.1 波導(dǎo)的定向耦合16-20
• 2.1.1 理論分析16-19
• 2.1.2 數(shù)值計(jì)算與仿真19-20
• 2.2 波導(dǎo)的彎曲耦合20-25
• 2.2.1 理論分析20-24
• 2.2.2 數(shù)值計(jì)算與仿真24-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 3 基于微環(huán)諧振器的光時(shí)域微分器26-36
• 3.1 微環(huán)諧振器26
• 3.2 微環(huán)諧振器的濾波特性分析26-32
• 3.2.1 微環(huán)諧振器的傳輸頻譜分析26-29
• 3.2.2 微環(huán)諧振器的基本參數(shù)29-32
• 3.3 微環(huán)諧振器實(shí)現(xiàn)微分器的原理32-35
• 3.3.1 微環(huán)諧振器實(shí)現(xiàn)微分器的理論依據(jù)32-33
• 3.3.2 微環(huán)諧振器實(shí)現(xiàn)微分器的仿真分析33-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 4 基于自耦合諧振器的光時(shí)域微分器36-43
• 4.1 自耦合諧振器的工作原理36-37
• 4.2 自耦合諧振器的傳輸函數(shù)推導(dǎo)37-39
• 4.3 自耦合諧振器的傳輸頻譜分析39-40
• 4.4 自耦合諧振器的微分應(yīng)用40-42
• 4.5 本章小結(jié)42-43
• 5 基于自耦合諧振器優(yōu)化結(jié)構(gòu)的光時(shí)域微分器43-57
• 5.1 并聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器43-48
• 5.1.1 并聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器的傳輸函數(shù)推導(dǎo)43-44
• 5.1.2 并聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器的傳輸頻譜分析44-46
• 5.1.3 并聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器的微分應(yīng)用46-48
• 5.2 串聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器48-56
• 5.2.1 串聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器的傳輸函數(shù)推導(dǎo)48-50
• 5.2.2 串聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器的傳輸頻譜分析50-54
• 5.2.3 串聯(lián)微環(huán)自耦合諧振器的微分應(yīng)用54-56
• 5.3 本章小結(jié)56-57
• 結(jié)論57-59
• 致謝59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果63

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本文編號(hào)：338741