文档介绍：兰州大学
硕士学位论文
多模干涉Mach-Zehnder半导体光开关的设计与分析
姓名:王道斌
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:杨建红
20050501
多模干涉。氲继骞饪9氐纳杓朴敕治区的宽度是变化的。。论文摘要形光开关器件作为模块和?榈暮诵淖饔貌考鹱殴庑藕糯浜凸饴芳浣徊婊チ的重要作用。因此,研制高性能、低成本的光开关及其光开关阵列对提升光通信系统的工作效能具有重要的现实意义。开关、半导体波导光开关、微电子机械光开关等:采用的材料主要有:、氲继骞饪9鼐哂兄谱魅莶钚院谩⒋泶蟆⒔峁菇舸铡⒏咚俣取⒓际跸对成熟、与传统的工艺兼容等诸多优点,是目前人们着力研究的一种波导型光开关。本氲继骞饪9刈魑Q芯慷韵螅攵云渲卸嗄8缮骜詈掀鳎捎霉束传播法屯该鞅呓缣跫进行研究和设计,给出了结构参数和工作波长氲继骞饪9赜辛街郑恢质瞧胀ǖ亩嗄8缮骜渲胁ǖ记目矶炔槐洌涣硪恢质浅羲醵嗄8缮骜詈掀渲胁ǖ通过综合分析多模干涉耦合器的结构参数ざ取⒖矶鹊对器件性能的影响来达到优化件及多模干涉耦合器的数学模型分别确定出ツ<剐喂獠ǖ己蜕鲜隽街侄嗄8缮骜詈表明基本满足单模条件。以自行设计的光开关结构为基础,对调制区的电学性质进行了二维数值模拟,建立了调制区折射率变化对工作偏压的依赖关系。采用有效折射率方法和光束传播法陨杓频牧街侄嗄8缮骜詈掀鹘辛诵阅芊治觥T诖嘶∩辖徊街赋了器件性能的优化方向,并给出了优化的器件结构参数。最后,综合考虑了输入/输出波导、相移臂、分束器/合束器之间的相互作用,从整体上给出了两种—饪9氐母飨参数,指出了重要性能参数如调制深度和插入损耗等随器件结构尺寸和工作波长的变化关系。研究结果表明我们的设计是成功的。同时我们还发现当工作波长改变时,超紧缩多模干涉耦含器的插入损耗是单调变化的,这与普通多模干涉耦合器的性质是完全不同的;基于超紧缩耦合器的光开关器件尺寸相对较小,但最大调制深度也较小:同种光开关在穜关键词:多模干涉耦合器:光开关;光束传播法;有效折射率方法现代光通信系统迫切需要高质量的光分插复用模块和光交叉互联?椋基于工作原理的不同,光开关可主要分为这样几种:阵列波导光栅、半导体光放大器⒕酆衔铩⒁约癝等。其中,基于多模干涉原理的对开关性能如调制深度和插入损耗的影响。。对上述两种光开关的性能进行了比较。在设计光开关时,根据单模条器的几何参数。利用虚轴传播原理计算了脊形光波导的最低三阶准横电场模,结果时达到最大调制深度所需外加电压及注入电流较小,即器件的功耗较小。论文以—兰州大学研究生学位论文
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论文作者签名:垂重复日期:丝堕ィ喝原创性声明数据、观点等,均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外,不研究所取得的成果。学位论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、本人郑重声明:本人所呈交的学位论文,是在导师的指导下独立进行包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。
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第一章概述§集成光电子技术的发展毫无疑问,现在和将来的信息化社会在很大程度上依靠以硅技术为基础的微电子技术。现在的微电子学始于贝尔研究所的肖克莱、巴丁⒉祭尔毕⒚髁思傻缏贰W钤绲募傻缏罚徊还前选ǜ鼍骞苡玫枷哂爰父龅利用电子作为信息的载体,由于路径延迟和电磁串扰效应的存在,无论从技术局限或是经济代价还是从信息安全的角度来考虑,电子技术都已经难以完全适应未来高度信息化社会光子,由于它属于玻色子,不荷电,不存在电磁串扰和路径延迟的问题。光的波粒二象性比电子更易体现,光波包含有振幅、频率、相位、偏振多种状态可籍以复用载入传输信息。光波的各种变换,如全息变换、傅里叶变换等效应,以及可分束并行传输特点,无疑又为高速信息处理技术的发展提供了新的途径。运作在有实用和推广价值的信息系统中的光予器件及其功