文档介绍：东南大学
硕士学位论文
集成光波导谐振环的设计与研究
姓名:张晓阳
申请学位级别:硕士
专业:光学工程
指导教师:张彤
20080301
摘要集成光波导谐振环是集成光学领域的热门研究问题之一,是光学传感器,光开关,激光放大器,滤波器,波分复用器,光学延时组件等光学器件的核心组成部分。本论文的主要工作是设计集成光波导谐振环器件,包括材料的选取,结构的设计、模拟和优化,以及制作工艺的探讨。本文针对光波导谐振环的结构特点,将谐振环分成耦合器和弯曲波导两部分,建立了用于分析光波导谐振环的基本理论模型,从多光束干涉的物理过程出发,分析了谐振环的谐振特性,并得出谐振环的关键参数对谐振特性的影响,讨论了大尺寸光波导谐振环应用于制备光波导陀螺的关键技术指标,推导了弯曲波导损耗,耦合器耦合比等参数和光波导陀螺灵敏度之间的关系。并在此基础上,提出一种优化设计的集成马赫一曾德尔热光耦合器的可调谐振环,用以改善可调谐振环的移频特性。实验方面,研究了有机聚合物光波导谐振环的制备工艺过程,利用聚碳酸酯材料制备了低损耗的有机聚合物平板光波导,并测试和分析了其损耗特性。设计了光波导谐振环掩模版,并制备出条形聚合物光波导样品。为制备高性能低损耗的光波导谐振环提供了理论支持和实验准备。此外,针对不同聚合物材料的加工特性和折射率参数,设计了利用不同芯包层材料实现单模传输的光波导结构,为实验制备光波导谐振环提供了多种可行方案。关键词:集成光学;谐振环;传输特性;光波导陀螺;清晰度
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纽毕一日墼日期:口缪研究生签名:缢鍼里东南大学学位论文独创性声明东南大学学位论文使用授权声明研究生签名:导师签名:本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论又的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布ǹ论文的全部或部分内容。论文的公布ǹ授权东南大学研究生院办理。
第一章绪论引言集成光学是在光通信、光计算机和光信息处理等新兴技术需要的基础上发展起来的学科川。二十世纪六十年代后期,集成光学的概念首次被提出,它的目的是将传统光学元器件和系统微型化,并将各部分元器件或系统集成在同一块衬底之上,已形成具有多种功能的集成光学体系。集成光学以半导体激光器、光调制器、接收器等光子和光电子元器件为核心集成起来,并以具有一定功能的体系为标志。目前主要是研究和开发光通信、光学信息处理、光子计算机和光传感等所需的多功能、稳定、可靠的光集成体系和混合光电集成体系等。把激光器、调制器、探测器等有源器件集成在同一衬底上,并用光波导、隔离器、耦合器、滤波器等无源器件连接起来构成的微型光学系统称为集成光路,以实现光学系统的薄膜化、微型化和集成化。如果同时与电子器件集成,则构成混合光电子集成体系和传统的、非集成的离散光学器件相比较,集成光学系统具有众多的优点:骷叽绾拖嗷プ饔贸ざ却蟠笏醵蹋ぷ魉璧那缪菇系汀苫次裙痰亩ㄎ唬谕怀牡咨霞啥喔龉δ艿墓庋г<缺Vち似骷涞木范准,又提高了光学系统对环境因素穸⑽露取⒀沽Φ的适应性。獠ㄔ诠獠ǖ贾写úィ獠ㄈ菀卓刂坪图跣∷鸷模档突肪吃肷挠跋臁β拭芏雀撸夭ǖ即涞墓獗幌拗圃诰植靠占洌贾陆细叩墓夤β拭芏龋菀状锏奖匾5钠件工作阈值或利用非线性光学效应工作。.寤⒅亓壳幔膳票妇眯院茫煽啃愿摺和集成电路比较,集成光路同样具有很多优势:庾悠骷男藕旁靥迨枪獠ā9獠ǖ钠德时鹊缱邮侄尾牡绱耪竦锤叩枚啵梢约釉仄荡宽度极宽的信号。并且可以避免电路的导线固有电容和电感导致的频率限制效应。谕还饴飞峡梢源浜痛矶喔龌蚨嗥档赖男藕牛词迪植ǚ指从谩庑藕啪哂懈叩拇úニ俣群臀榷ǖ南辔淮ǖ荩⑶铱梢岳玫绻庑вΑ⒐獾缧вΑ⑸庑应、热光效应、磁光效应等多种物理效应实现新型的功能器件。‘:琌。
ü馔ㄐ拧⒐獯ǜ屑际酢⒐庋畔⒋怼⒐庾蛹扑慊牍存储等众多方向。目前主要的热门研究方向如下:⒐馔ㄐ帕煊颉D壳按蟛糠值募晒庋骷芯考性诠馔ㄐ帕煊颉T诠夥⑸浞矫妫绺咚傧煊Α低啁啾、单稳频集成激光器、可调谐激光器、多波长す馄髡罅械龋辉诠饨邮蘸吞讲獾确矫妫响应可调谐集成光子探测器、高速单片集成光接收器等。其他应用于光通信的新型集成光器件的研