隨著人類(lèi)對(duì)信息量的需求呈爆炸式增長(zhǎng),為了避免電子瓶頸,構(gòu)建全光通信網(wǎng)絡(luò)迫在眉睫。而光邏輯門(mén)作為其中的關(guān)鍵器件,在全光網(wǎng)絡(luò)中有著極其重要的作用。不過(guò)目前已經(jīng)出現(xiàn)的光邏輯門(mén)器件都或多或少存在著缺陷,比如:基于SOA(semiconductor optical amplifier)或者非線性光纖的光邏輯門(mén)都存在功率過(guò)高,響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)或者集成度低等缺點(diǎn)。未來(lái)光纖通信的發(fā)展方向是高速率、高帶寬、低能耗、小型化,光邏輯門(mén)作為光通信系統(tǒng)中不可或缺的組成部分,也必須滿足高消光比、高調(diào)制器速率、寬調(diào)制帶寬、低插入損耗、低能量損耗、小尺寸、易于集成等苛刻要求。本文的研究工作主要圍繞高速的硅基光邏輯門(mén)器件開(kāi)展。本文首先基于介質(zhì)平板波導(dǎo)理論、熱光效應(yīng)及調(diào)制器的工作原理等理論設(shè)計(jì)出了一種硅基襯底上的聚合物熱光或非(NOR)邏輯門(mén)。模擬結(jié)果顯示,利用聚合物較大的熱光系數(shù)及優(yōu)化的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì),熱光邏輯門(mén)的功耗為6 mW,器件的全部尺寸約為300 mm2。然后利用旋轉(zhuǎn)涂覆、真空鍍膜、接觸曝光、反應(yīng)離子刻蝕(RIE)、切割拋光等工藝,在實(shí)驗(yàn)上成功制備出了聚合物熱光邏輯門(mén)芯片。測(cè)試結(jié)果表明,測(cè)得其功耗為28.2 mW,插損...

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 光邏輯門(mén)的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 基于半導(dǎo)體光放大器(SOA)的全光邏輯門(mén)
        1.2.2 基于非線性光纖的全光邏輯門(mén)
        1.2.3 其他類(lèi)型的全光邏輯門(mén)
    1.3 本文主要工作內(nèi)容
第二章 硅基聚合物熱光邏輯門(mén)的設(shè)計(jì)
    2.1 相關(guān)材料的選取
        2.1.1 ZPU芯層和包層材料及其參數(shù)
        2.1.2 響應(yīng)特性的影響因素
        2.1.3 Al電極
    2.2 矩形波導(dǎo)的有效折射率分析法
    2.3 矩形波導(dǎo)單模傳輸條件與尺寸的確定
    2.4 硅基聚合物或非邏輯門(mén)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.5 熱光邏輯門(mén)的性能模擬
    2.6 本章小結(jié)
第三章 硅基聚合物熱光邏輯門(mén)的制備與測(cè)試
    3.1 制備工藝流程和相關(guān)設(shè)備簡(jiǎn)介
        3.1.1 制備工藝流程的確定
        3.1.2 相關(guān)設(shè)備簡(jiǎn)介
    3.2 實(shí)驗(yàn)制備過(guò)程
    3.3 熱光邏輯門(mén)性能參數(shù)
    3.4 熱光邏輯門(mén)的測(cè)試
        3.4.1 靜態(tài)工作特性的測(cè)試
        3.4.2 動(dòng)態(tài)工作特性的測(cè)試
    3.5 低功耗數(shù)字型聚合物熱光邏輯門(mén)測(cè)試結(jié)果與分析
    3.6 本章小結(jié)
第四章 高性能SOI基電光邏輯門(mén)的設(shè)計(jì)
    4.1 SOI材料簡(jiǎn)介
    4.2 SOI光波導(dǎo)的特性分析
        4.2.1 SOI脊波導(dǎo)的傳輸模式分析
        4.2.2 光波導(dǎo)模的截止與單模條件
    4.3 硅基載流子色散效應(yīng)的理論基礎(chǔ)
    4.4 常見(jiàn)的硅光電器件的電學(xué)結(jié)構(gòu)
    4.5 電光邏輯門(mén)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    4.6 電光邏輯門(mén)的性能分析
    4.7 本章小結(jié)
第五章 基于石墨烯的電吸收型光邏輯門(mén)的設(shè)計(jì)
    5.1 石墨烯材料簡(jiǎn)介
    5.2 石墨烯電吸收調(diào)制的基本理論
        5.2.1 石墨烯電吸收調(diào)制的機(jī)理
        5.2.2 石墨烯的參數(shù)及其化學(xué)勢(shì)
    5.3 基于石墨烯的雙邏輯門(mén)的設(shè)計(jì)
    5.4 雙邏輯門(mén)的性能分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 前景展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的成果



本文編號(hào)：3738650