近年來,光通信系統(tǒng)由于其相對于傳統(tǒng)射頻系統(tǒng)的優(yōu)勢,是通信業(yè)務(wù)中最有前途的技術(shù)之一。光通信系統(tǒng)具有寬帶寬、高數(shù)據(jù)速率、低延遲、高安全性、低功耗等特點,在科學(xué)界掀起了應(yīng)用研究的浪潮。其中諧振波導(dǎo)光柵在光通信中具有重要地位,其傳輸?shù)男盘柨梢晕挥谧贤獾轿⒉l率這個較廣的波段。利用波導(dǎo)耦合、濾波、聚焦等特性,諧振波導(dǎo)光柵可用于生物傳感器、模式選擇器以及激光器中核心的窄帶寬濾波器件。本論文采用了自主合成的有機無機雜化PMMA（polymethyl methacrylate）材料、KH560（γ-（2,3-epoxypropoxy）propytrimethoxysilane）、KH570（γ-（2,3-epoxypropoxy）propytrimethoxysilane）、FBPA-PC EP（fluorinated epoxy-terminated polycarbonates）/FSU-8（fluorinated epoxy resin）等聚合物材料制備光柵光子器件,而且利用了蒸鍍和光刻等工藝制備簡單的金屬包層型結(jié)構(gòu),用以提升光子器件的溫度靈敏度、實現(xiàn)色散補償?shù)墓δ堋⒁种七吥：蛯崿F(xiàn)周期性濾波的功... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

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已報道的基于細胞傳感的光柵傳感器件（a）-（e)用于活細胞傳感器件的原理圖；(f)、(g)細胞傳感的光柵傳感器應(yīng)用

吉林大學(xué)博士學(xué)位論文6圖1.2已報道的實現(xiàn)模式分離的光柵器件（a）低占空比型TE反射器的掃描電鏡圖像;（b）該器件示意圖;（c）用于分離入射TE和TM模式的脈沖的RWG的示意圖;（d）用于TE和TM模式分離器的光柵器件。光柵型器件在光電探測器及可調(diào)諧濾波器方面同樣具有廣泛的應(yīng)用前景。（1）在光電探測器方面，利用RWG的光譜學(xué)是最近才出現(xiàn)的一種應(yīng)用，它是由對緊湊型器件的需求觸發(fā)的，而緊湊型器件的需求可以通過使用波導(dǎo)來滿足。世界上已經(jīng)提出了幾種使用RWG作為波導(dǎo)耦合器或零階模式濾波器的實現(xiàn)方法。K.Chaganti提出了一種RWG輸出耦合器的概念，將耦合在波導(dǎo)中的不同波長與平面凸透鏡進行角度分離，彎曲的RWG使得不同的光信號聚焦在探測器上成為了現(xiàn)實�？茖W(xué)家又通過在輸出耦合RWG上噴墨打印制備了有機光電探測器陣列。使用0階衍射的RWG，通過波導(dǎo)厚度或者光柵周期的梯度變化實現(xiàn)了在波長范圍為800到900nm時達到0.011nm的分辨率[27-29]，如圖1.3（a）所示�；赗WG的光譜儀也適用于非相干光的生物傳感，光譜儀可以通過外部光源（如LED或白熾燈）的寬帶光和智能手機的攝像頭來實現(xiàn),如圖1.3（b）所示。用RWG實現(xiàn)的濾波器包括兩個帶有Fabry–Perot諧振器的RWG堆棧以產(chǎn)生透射峰，控制光柵占空比和周期以獲得一組具有不同中心波長的窄帶濾波器[30]。(2)在可調(diào)諧濾波器方面具有微機械光電系統(tǒng)（Micro-optical-electro-mechanicalsystems,MOEMS）、電光可調(diào)諧光柵濾波器和熱光可調(diào)諧光柵濾波器的應(yīng)用。MOEMS技術(shù)使光學(xué)系統(tǒng)小型化和集成化，應(yīng)用廣泛，包括顯示器、波分復(fù)用器、光學(xué)合成器和光學(xué)傳感器。MOEMS結(jié)構(gòu)可以由兩個絕緣硅（SOI）單層RWG構(gòu)成，其中兩層之間的相對位置可以機械調(diào)整，通過調(diào)節(jié)水平運動，在近紅外波段，共振波長可以在300

吉林大學(xué)博士學(xué)位論文8圖1.3光柵器件在光電探測器、微機械光電系統(tǒng)等方面的應(yīng)用（a）具有梯度光柵周期的RWG的光電探測器原理圖;（b）基于RWGs的智能手機應(yīng)用光譜生物傳感器;（c）MEMS可調(diào)諧RWGs的原理圖，其中可調(diào)諧參數(shù)為兩個光柵層之間的垂直距離;（d）MOEMS調(diào)諧參數(shù)為水平距離;（e）MOEMS-RWG可調(diào)諧濾色器原理圖;（f）嵌入在亞波長光柵強度調(diào)制器中的硅p–n結(jié)的示意圖;（g）與液晶集成的光柵SEM圖;（h）液體晶體光柵結(jié)構(gòu)示意圖；（i）TE和TM模式帶寬可調(diào)節(jié)的光柵結(jié)構(gòu)示意圖；（j）平板型熱光帶寬可調(diào)諧光柵濾波器。光柵型的激光器與傳統(tǒng)的窄帶反射鏡（如法布里-珀羅腔）相比，RWG反射鏡可以實現(xiàn)更窄的線寬和更高的偏振選擇性。此外，由于其較低的總厚度，它們還提供較低的熱噪聲和較低的機械損耗。因此，已經(jīng)在先進的引力波探測器中實現(xiàn)了RWG腔鏡，其中，主要噪聲源是腔鏡。目前已經(jīng)有幾種RWG腔鏡被報道，例如硅上T形結(jié)構(gòu)（如圖1.4（a）所示），單片單晶硅晶體鏡和多個RWG堆疊（如圖1.4（b）所示[39]。RWG還可以作為分布反饋諧振器，與平面有機薄膜相結(jié)合，用于制造更緊湊、更易于集成的激光器，如圖1.4（c）所示[40]。集成導(dǎo)模諧振的諧振腔濾波器（CavityResonatorIntegratedGuidedMode

【參考文獻】：
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博士論文
[1]硅基聚合物/二氧化硅混合集成波導(dǎo)布拉格光柵的研究[D]. 田亮.吉林大學(xué) 2019
[2]基于表面等離子體效應(yīng)的聚合物光波導(dǎo)器件研究[D]. 姬蘭婷.吉林大學(xué) 2019
[3]稀土摻雜聚合物-SOI光波導(dǎo)放大器的研究[D]. 張美玲.吉林大學(xué) 2018
[4]取樣光柵的刻蝕深度空間分布微調(diào)方法[D]. 吳麗翔.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[5]硅基聚合物光開關(guān)器件的研究[D]. 孫健.吉林大學(xué) 2015

碩士論文
[1]一種基于取樣光柵的波長可調(diào)諧光纖激光器[D]. 汪磊石.北京交通大學(xué) 2009



本文編號：3445933