本文關(guān)鍵詞：硅基光學(xué)移相器研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：硅基光子學(xué)是集成光學(xué)的重點(diǎn)研究方向,特別是在通信領(lǐng)域,它為片上光互連和信號(hào)處理提供了有效的解決方案。借助于硅材料本身的特性,硅基光子器件具有低成本、高集成度等諸多優(yōu)勢(shì)。硅基移相器就是其中的一種重要元件,它實(shí)現(xiàn)了對(duì)光波相位的調(diào)控,可應(yīng)用在高階調(diào)制器、延遲線、可調(diào)光衰減器等器件中。目前,硅基移相器大多通過(guò)改變波導(dǎo)折射率來(lái)實(shí)現(xiàn),與調(diào)制原理相似,可以分為:基于載流子色散效應(yīng)的移相器和基于熱光效應(yīng)的移相器。論文分別對(duì)這兩種硅基移相器的工作原理進(jìn)行介紹,對(duì)比了這兩類移相器的優(yōu)缺點(diǎn)。接著,分別針對(duì)不同的結(jié)構(gòu),仿真設(shè)計(jì)并在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了高效率、低損耗的硅基光學(xué)移相器。同時(shí),在實(shí)驗(yàn)中探索了不同設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)于硅基移相器性能的影響,為今后進(jìn)一步優(yōu)化硅基光學(xué)移相器提供參考。最后,論文介紹了以可調(diào)光衰減器為代表的硅基移相器的應(yīng)用。主要內(nèi)容包括:1.基于載流子色散效應(yīng)的硅基移相器首先介紹了載流子色散型移相器的工作原理以及典型結(jié)構(gòu)。目前,基于載流子色散的硅基移相器主要采用p-n或者p-i-n結(jié)型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。論文分別對(duì)兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析,詳細(xì)研究了幾種設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)移相器性能的影響,通過(guò)優(yōu)化移相器的設(shè)計(jì)參數(shù),最終在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了高性能的移相器。對(duì)其中摻雜濃度、摻雜區(qū)尺寸、摻雜區(qū)位置等重要的設(shè)計(jì)參數(shù),詳細(xì)研究了它們對(duì)移相器性能的影響。2.基于熱光效應(yīng)的硅基移相器由于硅材料具有較高的熱光系數(shù),熱光調(diào)節(jié)一直在硅基光子器件中發(fā)揮著重要的作用。熱光移相器也是主流的硅基移相器之一。論文對(duì)其原理和研究現(xiàn)狀做了介紹,對(duì)傳統(tǒng)金屬電極型熱光移相器、p-i-p型熱光移相器以及波導(dǎo)單邊摻雜型熱光移相器進(jìn)行了對(duì)比。最后,著重對(duì)于目前比較熱門且實(shí)用性較高的波導(dǎo)單邊摻雜型移相器和p-i-p型移相器進(jìn)行了仿真與設(shè)計(jì),最后,在實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的移相器具有低功耗、高集成度等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí),探索了波導(dǎo)長(zhǎng)度、波導(dǎo)寬度、摻雜濃度、摻雜區(qū)到波導(dǎo)側(cè)壁距離等參數(shù)對(duì)于移相器性能的影響。3.移相器的應(yīng)用移相器作為硅基光子器件中重要的基本器件,有著廣泛的應(yīng)用。論文著重對(duì)于基于等臂馬赫-增德?tīng)柛缮鎯x(mach-zehnderinterferometer,mzi)結(jié)構(gòu)的可調(diào)光衰減器進(jìn)行了介紹。設(shè)計(jì)、提出了基于熱光移相器的低功耗、大衰減范圍的可調(diào)光衰減器,并在實(shí)驗(yàn)上予以驗(yàn)證。最后,通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果簡(jiǎn)要分析了移相器長(zhǎng)度等參數(shù)對(duì)于可調(diào)光衰減器性能的影響。
【關(guān)鍵詞】：硅基光子學(xué) 移相器 載流子色散效應(yīng) 熱光效應(yīng) 可調(diào)光衰減器
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN25
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-22
• 1.1 硅基光子學(xué)11-15
• 1.2 光學(xué)移相器的發(fā)展與現(xiàn)狀15-20
• 1.3 本文主要工作20-22
• 第二章 基本原理與器件22-37
• 2.1 基本器件22-30
• 2.1.1 硅基光波導(dǎo)22-26
• 2.1.2 馬赫-增德?tīng)柛缮鎯x26-27
• 2.1.3 耦合器27-30
• 2.2 基本原理30-35
• 2.2.1 載流子色散效應(yīng)30-34
• 2.2.2 熱光效應(yīng)34-35
• 2.3 本章小結(jié)35-37
• 第三章 基于載流子色散效應(yīng)的硅基光學(xué)移相器37-52
• 3.1 工作原理與典型結(jié)構(gòu)37-38
• 3.2 P-N型移相器設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)38-48
• 3.2.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)38-39
• 3.2.2 仿真設(shè)計(jì)與參數(shù)討論39-45
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)45-48
• 3.3 P-I-N型移相器48-50
• 3.3.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)48
• 3.3.2 仿真設(shè)計(jì)與參數(shù)優(yōu)化48-50
• 3.4 本章小結(jié)50-52
• 第四章 基于熱光效應(yīng)的硅基光學(xué)移相器52-71
• 4.1 熱光移相器的工作原理與結(jié)構(gòu)52-54
• 4.1.1 原理52
• 4.1.2 器件結(jié)構(gòu)52-54
• 4.2 單邊摻雜型熱光移相器54-66
• 4.2.1 結(jié)構(gòu)與參數(shù)54-57
• 4.2.2 仿真分析與參數(shù)優(yōu)化57-62
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)與參數(shù)討論62-66
• 4.3 P-I-P型熱光移相器66-70
• 4.3.1 器件結(jié)構(gòu)與參數(shù)66-67
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果67-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 第五章 硅基光學(xué)移相器的應(yīng)用71-82
• 5.1 典型應(yīng)用71-72
• 5.2 可調(diào)光衰減器72-81
• 5.2.1 單邊摻雜型可調(diào)光衰減器72-80
• 5.2.2 p-i-p型可調(diào)光衰減器80-81
• 5.3 本章小結(jié)81-82
• 第六章 總結(jié)與展望82-84
• 6.1 本文工作總結(jié)及創(chuàng)新點(diǎn)82-83
• 6.2 研究展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-90
• 致謝90-91
• 附錄一 符號(hào)與標(biāo)記91-92
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文92-94

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