集成光學(xué)是集光電子學(xué)、光波導(dǎo)理論、激光技術(shù)和微電子學(xué)等于一體的交叉學(xué)科,主要研究和開發(fā)光通信、光學(xué)信息處理、光子計(jì)算機(jī)和光傳感等所需的多功能、穩(wěn)定、可靠的光集成體系和混合光電集成體系。在集成光路中,把各個分立元件連結(jié)起來的關(guān)鍵元件就是光波導(dǎo),其中平板光波導(dǎo)是集成光學(xué)中非常重要的一種波導(dǎo)模型,它的導(dǎo)模和輻射模的場分布相對簡單,另外它還是各種復(fù)雜光波導(dǎo)的基本單元。因此,本文提出了使用矩陣?yán)碚搧硌芯科桨骞獠▽?dǎo)的傳播模式的方法。光源小型化對于集成光路是非常重要的,芯片上的單片光源對光互連來說是絕對必要的。因此,本文提出了一種將邊發(fā)射激光器與硅波導(dǎo)耦合的設(shè)計(jì)方法。光纖與硅波導(dǎo)的耦合是集成光子學(xué)中實(shí)現(xiàn)芯片與芯片互聯(lián)時的基本問題。因此,本文提出了一種使用等離子體波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)光纖與硅波導(dǎo)耦合的設(shè)計(jì)方法。這三部分的主要工作如下:（1）平板光波導(dǎo)又稱二維平面光波導(dǎo),可以看成多層的堆棧,當(dāng)平面波入射在層狀介質(zhì)中,在每一層邊界上發(fā)生反射和透射,此時,可以使用矩陣方法來表示各層介質(zhì)邊界上的前向和后向波的復(fù)振幅,并寫出傳輸矩陣。在導(dǎo)波模式下,二維波導(dǎo)在邊界上可以認(rèn)為沒有輸入只有輸出,此時傳輸矩陣的復(fù)元素D=0,我們可... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 問題的提出及研究意義
        1.2.1 問題的提出
        1.2.2 研究的意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 平板光波導(dǎo)基本理論的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 半導(dǎo)體激光器與硅波導(dǎo)耦合的研究現(xiàn)狀
        1.3.3 光纖與硅波導(dǎo)耦合的研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究的目的和研究內(nèi)容
        1.4.1 本文研究的目的
        1.4.2 本文研究的內(nèi)容
2 光波導(dǎo)的理論分析與光波導(dǎo)耦合
    2.1 引言
    2.2 平板光波導(dǎo)的理論分析
        2.2.1 光波導(dǎo)的射線分析法
        2.2.2 光波導(dǎo)的電磁分析法
    2.3 矩形波導(dǎo)的分析基礎(chǔ)
    2.4 光波導(dǎo)器件和傳感器
    2.5 光耦合
    2.6 時域有限差分法
    2.7 支持向量機(jī)在耦合器設(shè)計(jì)中的回歸分析
        2.7.1 統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論和支持向量機(jī)
        2.7.2 支持向量機(jī)參數(shù)優(yōu)化
        2.7.3 支持向量回歸模型的性能評價
3 平板光波導(dǎo)的矩陣方法研究
    3.1 矩陣方法
        3.1.1 矩陣方法理論
        3.1.2 傳輸矩陣模式
    3.2 平板光波導(dǎo)的邊界條件
    3.3 結(jié)果分析
        3.3.1 階躍折射率波導(dǎo)
        3.3.2 漸變折射率波導(dǎo)
        3.3.3 槽波導(dǎo)
        3.3.4 等離子體波導(dǎo)
    3.4 小結(jié)
4 半導(dǎo)體激光器與硅波導(dǎo)的耦合研究
    4.1 半導(dǎo)體激光器
        4.1.1 半導(dǎo)體激光器的發(fā)展
        4.1.2 半導(dǎo)體激光器的工作原理
    4.2 耦合器的設(shè)計(jì)
    4.3 耦合結(jié)果分析
        4.3.1 InGaAsP/InP激光器耦合效率
        4.3.2 Ge/Si氧化物激光器耦合效率
    4.4 耦合損耗分析
        4.4.1 InGaAsP/InP激光器耦合損耗
        4.4.2 Ge/Si氧化物激光器耦合損耗
    4.5 基于支持向量機(jī)的耦合效率回歸分析
    4.6 小結(jié)
5 光纖與硅波導(dǎo)的耦合研究
    5.1 引言
    5.2 耦合器的設(shè)計(jì)
    5.3 耦合結(jié)果分析
        5.3.1 等離子體波導(dǎo)模式匹配
        5.3.2 硅波導(dǎo)模式匹配
        5.3.3 耦合效率與間隙、橫向偏移和縱向偏移的關(guān)系
        5.3.4 光譜特性分析
    5.4 基于支持向量機(jī)的耦合效率回歸分析
    5.5 小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 后續(xù)研究工作的展望
參考文獻(xiàn)
附錄
    A 作者在攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表及完成的論文
    B 作者在攻讀學(xué)位期間參加的項(xiàng)目
    C 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Configuration of an optical waveguide interconnect mesh network based on EOPCB[J]. 羅風(fēng)光,宗良佳.  Chinese Optics Letters. 2010(02)
[2]基于4×4 mesh光互連網(wǎng)絡(luò)的EOPCB設(shè)計(jì)[J]. 李斌,羅風(fēng)光,余志華,周偉林.  華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2009(12)
[3]基于時域有限差分法分析等離子波導(dǎo)和介質(zhì)波導(dǎo)耦合[J]. 王小龍,張波.  應(yīng)用光學(xué). 2009(05)
[4]蟻群算法理論及應(yīng)用研究[J]. 吳詩娟,李旭偉.  硅谷. 2009(03)
[5]一種有效的全局優(yōu)化算法——模擬退火算法[J]. 汪靈枝,周優(yōu)軍.  柳州師專學(xué)報(bào). 2005(02)
[6]蟻群算法的理論與應(yīng)用[J]. 王劍,李平,楊春節(jié).  機(jī)電工程. 2003(05)
[7]高功率二極管激光器的技術(shù)現(xiàn)狀、工業(yè)應(yīng)用及未來展望[J]. 宋曉舒.  光機(jī)電信息. 2003(08)
[8]各種激光器在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用——從顯微術(shù)到外科手術(shù)[J]. 王立斌.  光機(jī)電信息. 2002(12)
[9]高功率激光二極管陣列及其應(yīng)用[J]. 王樂,曹玉蓮,劉云,王立軍.  吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版). 2002(02)
[10]激光在現(xiàn)代軍事中的應(yīng)用[J]. 王樂.  光機(jī)電信息. 2002(06)

博士論文
[1]基于SVR的碳基及其復(fù)合材料的物理性能研究[D]. 程文德.重慶大學(xué) 2017

碩士論文
[1]表面等離子體波導(dǎo)研究與折射率傳感器設(shè)計(jì)[D]. 李敏鈺.北京交通大學(xué) 2010



本文編號：3107646