王健,曹晓平,张新亮[1]（2021）在《片上集成多维光互连和光处理》文中进行了进一步梳理随着云计算和数据中心的高速发展,片上集成光互连和光处理凭借在集成度、速度、带宽及功耗等方面的独特优势,成为突破传统电子瓶颈的关键技术。同时,光子具有频率、偏振、时间、复振幅及空间结构等多个物理维度,可发展为多维混合复用技术,进一步提升光互连和光处理的带宽。结合光场多个物理维度资源,分别对片上集成多维光互连和光处理的关键技术进行了回顾,并对其未来发展趋势进行总结和展望。
刘大建[2]（2021）在《高性能硅光滤波器及其应用研究》文中研究表明当前,新一轮科技革命和产业变革在全球持续深入发展,各领域对网络的依赖不断增强,作为其核心支撑的光通信系统、数据中心面临重大挑战。硅基光电子芯片凭借其CMOS兼容、低成本、小尺寸等独特优势,而备受关注。硅光滤波器是其最重要的元件之一,作为关键器件在波分复用和光谱传感等领域被广泛应用。本文围绕高性能硅光滤波器及其应用为主题开展研究。本文首先介绍了集成光学的发展、硅光的优势及其在光通信、光传感等领域的典型应用。之后,本文概述了硅光滤波器的研究现状和发展需求,并对片上硅波导单元器件的仿真设计和测试流程及装置做了简要介绍。其次,本文针对如何获得超大自由频谱范围（FSR）的微环（MRR）滤波器做了深入研究。首先,本文提出了基于多模弯曲波导和弯曲耦合结构的单环滤波器,引入多模弯曲波导以降低弯曲损耗,并优化弯曲耦合结构以调控模式,实现的亚微米尺寸微环滤波器FSR高达93nm,是迄今为止报道的最大值。在此基础上,还进一步提出了基于高阶绝热渐变椭圆环（AEM）的高阶环滤波器,通过引入宽度和曲率均绝热渐变的椭圆环以实现超紧凑微腔,引入弯曲耦合结构以获得所需耦合,实验表明该高阶环滤波器FSR达37nm,为目前报道的高阶MRR的最大纪录。第三,基于多模波导光栅（MWG）,本文研制了两种新型硅光滤波器。首先,针对新通信窗口、重要传感波段—2μm波段,本文首次提出并实现了基于MWG的插分型滤波器,验证的2μm硅光滤波器具有低损耗（～1dB）、高边模抑制比（>20dB）、带宽灵活可调（6～26nm）等优异性能。另外,还提出了一种基于双光栅的偏振不敏感滤波器,该滤波器由一个双偏振模式解复用器和双光栅（包括三角形MWG和矩形MWG）组成,通过巧妙的结构设计和偏振调控以实现偏振不敏感特性,并引入特殊的三角形MWG以减少反射并抑制FP共振,实现了带宽～10nm、FSR不限的偏振不敏感滤波器。第四,基于级联MWG结构,通过调控各MWG光谱特性,本文研制了多种多通道波分复用器,包括四通道粗波分复用器（CWDM）、单纤三向复用器（Triplexer）和单纤四向复用器（Quadplexer）。利用MWG滤波器光谱调控的极高灵活性和扩展性,实现了各类复用器波长、带宽各异的要求;采用切趾技术以降低串扰,并引入了渐变光栅和弯曲波导来抑制FP共振以进一步降低串扰。实验结果表明,各复用器均获得了低损耗、低串扰和平坦响应的高性能特性,且均符合国际标准要求。特别地,对于Quadplexer稀疏的通道波长和不均匀的带宽要求,在其它波导结构滤波器难以实现的情况下,本文多波长、多通道协同设计优化了 MWG的结构及光谱特性,首次在片上实现了高性能Quadplexer。总而言之,在高性能硅光滤波器及其应用方面,本文对基于MRR和MWG的滤波器做了深入且系统的研究,并成功研制了多种高性能的硅光滤波器,为今后大规模的硅光链路系统的集成提供了重要的基石。
李晨蕾[3]（2020）在《硅基片上模场调控器件研究》文中进行了进一步梳理随着全球新型冠状病毒肺炎的爆发,人们不得不面临着居家、宵禁、隔离一系列的问题,疫情对整个社会的运转产生了严重的影响。于此同时,人们利用互联网进行线上沟通交流的需求更是越来越多,在线网络课程课以及虚拟会议也正在推动着对互联网数据中心的投资。硅基集成光子芯片由于其低损耗、结构紧凑、CMOS工艺兼容等一系列优势,正作为光通信、光互联的技术支持吸引着越来越多的关注和研究。为了实现更高效快速大容量的硅基集成光子芯片,我们仍需要进一步提升其器件性能、降低波导损耗、进一步扩大光互联的数据传输容量,除了已经成熟的波分复用以外,还可以发展偏振复用、模式复用技术以及混合复用技术;本文首先基于多模复用系统,提出并实现了一系列高性能的片上多通道模式调控器件;然后利用波导的双折射效应,提出并实现了一些高性能偏振调控器件;最后,通过调节波导的结构色散,并利用了铝镓砷材料的非线性特性,设计出了高效的中红外波段光学频率梳,为实现片上集成型光学频率梳光源提供了潜在解决方案。首先,在多模调控方面:我们提出了一种基于双核绝热锥形结构,这一结构利用了超模演化现象,即可以将入射且限制在宽核波导中的高阶超模,经绝热过程逐渐转化为限制在窄核波导中的高阶超模,并通过绝热弯曲波导将其进一步转化为基模输出。利用该结构,首先在50nm的超薄硅波导上实现了三通道的模式复用/解复用器,实现了在宽带1520nm～1585nm的波长范围内,小于-20dB的串扰,降低了附加损耗（小于-0.2dB）;接着,利用类似的双核绝热锥形结构,与高性能的偏振分束器结合,实现了双偏振的十通道模式-偏振混合（解）复用器,由于绝热渐变结构的特性,最终实现了所有TM和TE模式通道在～90nm的宽波段内具有较低的串扰（-15～-25dB）和较低的附加损耗（0.2～1.8dB）,是当时通道数最多的模式复用器;为了进一步减小器件尺寸,增加器件布局的灵活性,本文在十通道模式复用器的基础上,设计了能够支持十通道模式的紧凑型多模弯曲波导,利用欧拉曲线弯曲波导,实现相对较小的等效弯曲半径,实验最终实现了半径仅为40μm的多模弯曲波导,并进行了数据传输实验;最后,为了进一步提高多模片上光互联的灵活性,本文设计了三通道的任意通道上传-下载复用器,利用亚波长光栅波导的色散调控特性,能在总线波导不变的条件下,下载/上传任意模式通道,并实现了在最大60 nm的带宽中三种模式消光比大于15 dB,在最大100 nm的带宽中附加损耗小于0.32 dB。第二,在偏振调控方面:在340nm的SOI平台上,单模波导双折射效应相对较弱,偏振复用器件设计存在困难。我们针对这一问题提出了一系列的解决办法。首先利用一种三波导级联的结构设计了一种偏振分束器,通过精确控制三波导间的间隔来调节两种偏振态的模场重叠因子进而调节耦合强度,使得TM模式能够完全耦合到另一端输出,而TE模式在此耦合长度下产生耦合的强度最小,因此将两个模式分开;接着又设计了一种亚波长光栅波导辅助型非对称定向耦合结构的偏振分束器,利用了亚波长光栅的偏振选择性,增强了波导的双偏振的有效折射率差,进而增强了波导的双折射效应,同时,由于亚波长光栅能够有效增强光场的相互作用,因此有助于增强器件的紧凑型,最终实现了长度仅为2μm的超紧凑型偏振分束器;最后,为了进一步增强器件的性能,提高器件的工艺容差,将亚波长光栅波导与双核绝热锥形结构相结合,以亚波长光栅波导作为桥梁,TE模式根据超模演化理论,首先耦合到亚波长光栅波导中,然后由对称结构耦合到输出波导中进行输出,而TM模式由于强模式失配而不发生耦合现象,并从原来的波导中输出。利用绝热结构实现了超高带宽的低损耗偏振分束器,并得益于级联三波导耦合结构,进一步提高了器件的消光比,在一次刻蚀的简单工艺过程下,该器件实现了测得的TM和TE偏振的附加损耗分别为0.1～0.6dB和0.3～1dB,而测得的消光比分别大于20dB和25dB的带宽约为240nm和220nm,这比以前的结果要高得多。器件的损耗-1dB带宽也高达230nm,这比以前基于340nm SOI波导的PBS大得多。最后,本文利用模式杂化和超模演化提出一种紧凑型偏振分束-旋转器,该器件具有较大的工艺容差,且对TE和TM两种偏振态均可实现在1520～1610nm带宽范围内大于20dB的消光比。第三,利用模场的色散调控,我们基于硅基-铝镓砷平台,通过对光波导结构色散性能的分析,利用材料三阶非线性效应,设计出有一种基于高品质因子微腔的中红外波段光学频率梳,有效解决了由于高折射率差引起的带宽限制问题。同时,得益于铝镓砷超高三阶非线性系数以及高折射率差引起的高模场的限制能力,设计器件能够实现低阈值,高转换效率。为实现片上集成型光学频率梳光源提供了潜在解决方案。最后,对全文的主要工作做出了总结,并对各种硅基片上模场调控工作做出展望。
牛中乾[4]（2020）在《220GHz多电路集成技术》文中提出随着近年来半导体技术和高精密微机械加工技术的迅猛发展,以及国家对电子产业的大力投入,太赫兹固态电路技术已经逐渐从实验室阶段走向实际应用阶段,单功能电路已经不能满足实际应用系统对体积、重量、功耗的诸多要求,尤其在航空航天等应用领域,对此的限制更是严苛。多电路集成将是未来太赫兹固态电路发展的必然趋势,针对此技术的研究对太赫兹固态系统走向小型化、芯片化、实用化具有着重要深远的意义。本文围绕太赫兹多电路集成技术展开,以高速通信小型化接收机的实现为牵引,对构成太赫兹接收机射频前端的两种有源电路（分谐波混频器和三倍频器）和两种无源电路（分支波导定向耦合器和伪椭圆波导带通滤波器）开展了深入研究,提出了一种新型220GHz多电路集成架构,实现了电路理论和性能的双重突破,基于此电路搭建了太赫兹小型化射频前端,并成功完成了20GHz超宽带实时信号盲检测和12.8Gbps高速通信数据传输实验。本文主要内容包括以下三个方面:（1）太赫兹接收机关键电路技术。接收机的关键电路主要指的是分谐波混频器电路及其本振驱动源电路（倍频器）。分谐波混频器在射频前端系统中实现频率变换的功能,非线性电路的特性使得该电路会直接影响到系统的噪声性能。本文从对肖特基势垒二极管物理机理的研究出发,通过研究肖特基结中载流子运动特性,分析了二极管参数和封装寄生参数对变频损耗性能的影响,并建立了混频二极管的精确电磁模型,实现了一种220GHz低损耗分谐波混频器。倍频技术是固态电子学方法产生太赫兹信号的重要技术手段,三倍频器是组成混频器本振驱动源链路的高效途径。同样的,作为非线性电路,变容二极管是倍频器的核心,本文通过深入的理论研究,分析了变容二极管参数对三倍频器性能的影响,建立了变容二极管倍频性能分析模型,实现了一种110GHz高效三倍频器,作为220GHz分谐波混频器的本振驱动源。（2）太赫兹多电路集成技术。高性能的接收机前端离不开无源电路,本文着重研究了太赫兹分支波导耦合器和伪椭圆波导带通滤波器。多电路集成所面临的最大问题是无法对每个有源电路进行有效的检测,而耦合器的引入解决了这个问题。本文对传统分支波导耦合器的理论进行了深入分析,在传统的奇偶模分析法的基础上,创新性的引入模式匹配法,提出了一种精确高效的耦合器建模方法。与传统方法相比,该方法引入了波导不连续性所带来的影响,避免了传统方法在太赫兹频段使用所带来的巨大误差。在理论创新的基础上,本文还提出了一种新型的耦合器电路,与传统五分支耦合器电路相比,工作带宽相同的条件下,尺寸减小了47%。同时,为了避免双边带传输所带来的干扰,实现单边带通信传输,本文研究了一种太赫兹频段的伪椭圆模波导带通滤波器,该滤波器的30d B矩形系数为0.71,具有良好频率选择性。最终,本文提出了一种多电路集成架构,作为接收机系统前端,可直接实现单边带传输,还可以随时检测混频器本振驱动源的工作状态。该单模块多电路集成前端与传统多模块连接电路相比,体积减小了90%,重量仅为90g,为高速通信系统小型化接收机的实现打下了坚实的基础。（3）太赫兹高速通信小型化接收机实验研究。在相关电路理论的研究取得突破的基础上,本文开展了太赫兹高灵敏度信号探测和高速通信技术研究,构建了220GHz超宽带信号盲检测实验验证系统和高速通信实验验证系统。220GHz信号盲检测系统的可实时检测带宽为20GHz,信号频率分辨率可达1k Hz。220GHz高速通信系统采用了双通道并行传输模式,在模数转换器性能受限的情况下,实现了码速率为12.8Gbps的高速数据传输,并验证了相关高清视频业务。通过本文的研究,研制了太赫兹多电路集成接收机前端,极大的减小了接收机的体积和重量,同时也验证了太赫兹宽带接收机和高速通信系统未来走向实际应用的可行性,为未来地面短距离大容量通信需求和空间通信的应用奠定了重要的理论和技术基础。
郑爽[5]（2020）在《光场物理维度调控的光子集成器件研究》文中提出光场具有多个物理维度资源,包括光的波长/频率、幅度、相位、偏振、时间以及空间结构等,已经广泛应用于与光相关的各个领域。其中,在光通信领域,为进一步提升光通信系统的通信容量,与光波长维度相关的波分复用技术已被广泛使用,与空间结构相关的空分/模分复用技术也被视为一种极有前景的解决方案。传统用来操控光场的光学器件大多存在功能单一、集成度不高、可重构和可调谐性不足等缺点,不利于光通信系统中的灵活管理。相比之下,近年来,新兴的硅基光子集成技术快速发展,以其与CMOS兼容、高集成度等突出优点引起了广泛关注,为光与电的真正融合提供了新的平台和契机,大大促进了光电子集成技术的发展。本文主要研究利用光子集成器件对光波长、常规波导模式和结构光场等维度的调控,具体内容如下:（1）理论和实验研究了硅基光子集成器件对波长/频率维度的调控。（1）理论和实验研究了基于法布里-珀罗（Fabry–Pérot,FP）谐振腔的可调谐梳状滤波器,其中通过调控萨格纳克（Sagnac）环的反射和透射系数,实现对滤波器波长和带宽的调控。（2）通过控制微环谐振腔与FP腔之间的耦合状态,理论和实验实现了片上法诺（Fano）共振和电磁诱导透明（Electromagnetically Induced Transparency,EIT）谱型。（3）实验制备了多功能处理器,通过集成两个16通道阵列波导光栅和16个可全场调控的马赫-曾德尔干涉仪结构（Mach-Zehnder Interferometer,MZI）,成功实现了间隔可调的可编程滤波器和16通道的可重构上传下载功能,并基于该器件演示了高速信号的传输实验验证。（4）通过借鉴传统电子FPGA（Field Programmable Gate Array）的概念,设计并制备了光“FPGA”结构,实验验证了该器件的可编程能力,包括构建各种滤波器、延时线和光开关等。（2）理论和实验研究了硅基集成器件对常规波导模式的调控。（1）研制了基于微环谐振腔辅助的高阶模式复用器。（2）将Fano共振的概念引入到模式领域,提出了多模Fano共振,理论和实验实现了两模式的Fano共振,并将该器件应用于低功耗的模式光交换。（3）实验制备了片上中红外波段的4模式（解）复用器,并进行了片上模分复用高速通信实验。（3）理论和实验研究了有源和无源集成器件对结构光场的调控。（1）基于简洁的环形光栅结构,理论和实验研究了高阶涡旋光的检测。（2）通过特殊设计凹槽波导结构,理论提出并仿真验证了基于平面硅基波导的涡旋光产生器和复用器。（3）理论和实验研究了高速直调的集成矢量光激光器。基于有源的微环谐振腔结构,通过设计微环腔顶部和侧壁的二阶光栅结构实现了高边模抑制比的单模激射,该激射模式为矢量结构光场。此外,制备的直调激光器速率可达20 Gbits/s,并应用于2 km光纤矢量本征模传输实验。同时,提出了同心环谐振腔结构,可应用于矢量模式高速复用通信。（4）基于硅基光子集成平台,设计制备了多维度光发射阵列,实现对光场空间幅度、相位、偏振三个维度的动态独立调控。制备了4×4光发射阵列,通过对超过70个电极控制单元的调控,实验测得了各种复杂光场的产生结果,包括±1和±2阶涡旋光、高阶邦加球上8种矢量光场以及更为复杂的矢量涡旋光。
庄圆[6]（2020）在《扩展传输距离的V型腔可调谐激光器研究》文中研究说明近年来,高清电视和交互式点播网络电视、在线数字电影和游戏、3D电视、移动多媒体、视频会议、云存储/云计算、社交网络、短视频分享等新兴业务如雨后春笋般涌现,这些新兴业务对接入网的带宽需求越来越高,带宽需求随着数据以爆炸式增长,容量大以及运行、维护成本低的无源光网络已经是用来解决接入网宽带瓶颈的第一选择。目前,无源光网络已从2.5Gbps升级到10Gbps以满足Internet流量的快速增长,开发低成本、高速可调谐的光发射机迫在眉睫。在C波段,随着传输距离的增加,光纤色散会使脉冲信号发生变形进而导致误码率增加。对于高速率远距离传输系统,电吸收调制器和铌酸锂调制器仍然是主流选择,但是它们同色散补偿模块一样成本高、能耗大。因此开发一种低成本、结构简单、低能耗的高速可调谐发射机非常有意义V型腔可调谐激光器是一种低成本、结构简单、性能优良可靠的半导体激光器,是未来城域网、接入网和数据中心等应用场景中极具吸引力的选择。本课题针对下一代无源光网络的需要,提出两种基于V型腔可调谐激光器的提高信号传输距离的方案:一是采用外调制的方式,利用偏置量子阱技术单片集成V型腔可调谐激光器和马赫曾德调制器;二是采用啁啾管理的方式,用阵列波导光栅对V型腔可调谐激光器的频率啁啾进行管理从而提高传输距离。本论文在InGaAsP材料五量子阱晶圆上,成功开发了基于波长248nm准分子激光诱导量子阱混合的全新工艺。通过合理选择激光照射的能量密度和脉冲数,以及快速热退火的温度和时间,调节有源区量子阱混合的程度,可以获得最高120nm的波长蓝移。利用准分子激光诱导量子阱混合技术成功制作了 FP激光器和V型腔可调谐半导体激光器,成功证明了准分子激光诱导量子阱混合技术工艺简单、性能良好、不需要二次生长,将会是未来非常有潜力的一种单片集成方案。本文首次提出基于V型腔可调谐激光器和马赫曾德调制器单片集成的设计方案。选择偏置量子阱技术作为单片集成平台,芯片外延层状结构有源部分采用5量子阱结构,无源波导部分采用350nm厚的1.4Q InGaAsP材料,设计了单端输入和双端输入两种整体结构。本文首次提出利用高斯型阵列波导光栅AWG对V型腔可调谐激光器进行啁啾管理来提高信号传输距离的方案。这种方案经过实际测试,10Gbps速率直接调制V型腔激光器在没有任何色散补偿的情况下可以无误码（BER<10-12）传输超过20km,传输10km和20km只有2dB和4dB的功率代价。波分复用器件AWG和可调谐半导体激光器都是作为WDM网络中的核心单元,利用两者的配合扩展直接调制信号的传输距离是非常有实际应用价值的。
陈晓铃[7]（2020）在《纳米线硅光子波分复用器的研究》文中研究指明进入21世纪后,随着社会的高速发展,信息的功能和内涵已经包括对生产过程进行远程自动化控制,对社会安全、金融贸易进行处理等。对社会信息的需求量、信息传递速率有了更高的要求,然而,电学回路的阻容（Resistance-capacitance RC）延迟效应导致电子技术无法突破纳秒(10-9s)级别,难以再满足人们的需求。人们将目光投向不带电的光子,光子在传输过程中不受电场和RC延迟效应的影响,始终以光速传播,并且不存在热损耗。因此,以硅材料为基石、光子为载体的集成回路,有望实现更高传输速率、更大传播容量的光通信。本文主要对纳米线硅光子波分复用器件（Wavelength Division Multiplexer WDM）进行研究。本文研究了通道间隔可调波分复用器和低串扰波分复用器。分别对两种WDM器件的基础结构——硅光子微环谐振器（Si-MRR）和硅光子阵列波导光栅（Si-AWG）的几何结构、工作原理、表征方式、优化过程等进行了分析。首先设计、制备、测试并分析了基于级联微环谐振腔的通道间隔可调波分复用器,为了将热量有效地传递到环形谐振腔中,Ni Si加热器制备在微环谐振腔脊波导的平板区域上,调节Ni Si加热器的外加电压,可以改变器件的通道间隔。器件A（Device-A）移除了波导相邻的Si O2和部分硅衬底,与没有未移除Si O2和部分硅衬底的器件B（Device-B）相比,热光效率（～2.12nm/m W）提高了一个数量级,在实现通道间隔为50 GHz、100 GHz、200 GHz时,Device-A的功耗分别为11.05 m W、5.96 m W、6.06 m W。其次,在Lumerical仿真软件上实现了通道间隔为400 GHz的低串扰波分复用器,该器件在AWG的输出端分别级联MRR,器件的串扰和插入损耗分别为-44.91 d B、-1.23 d B,各通道3-d B带宽约为0.4 nm,相较独立AWG,低串扰波分复用器的串扰降低了20.03 d B、插入损耗不明显增加、3-d B带宽减小了0.13 nm左右。在简单的设计、不对工艺提高要求的情况下,降低了WDM器件的串扰。最后,基于标准的CMOS工艺,对两种纳米线硅光子器件的工艺进行了开发,简述工艺的关键技术与流程,制备并测试了通道间隔可调波分复用器,表征了该器件的性能。
陈敬业[8]（2020）在《面向片上复用的硅基光子器件研究》文中研究指明随着现代物联网、大数据等行业的兴起,人类社会对信息量的需求急剧增长,宽带网络容量需求呈现急剧增长态势,作为其核心支撑的光通信系统、数据中心面临重大挑战。光电子集成器件具有体积小、重量轻、功耗小的特点,是突破光通信系统、数据中心光互连等领域瓶颈的核心。其中,硅基光子芯片具备CMOS工艺兼容的特征,能够与专用集成电路芯片集成,实现低成本的显着优势受到广泛关注。硅基光子器件发展日益成熟,但仍然存在一些亟待解决的问题。面对不断提升的网络容量需求,复用技术是有效提高总传输速率的重要方法之一。本文主要针对硅基光子复用系统中的关键器件展开研究,围绕高性能复用器件及硅基光子器件的偏振敏感、温度敏感问题,从器件理论设计角度深入分析,并进行了实验验证。首先,我们研究了硅基粗波分复用器件,着重改进器件尺寸和带宽等性能。基于多模干涉耦合器结构,设计了两种单纤三向复用器:一种是倾斜型多模干涉耦合器,另一种是多模干涉耦合器结合光栅反射镜结构,利用伪自映像的原理,突破传统多模干涉耦合器结构的设计限制。1310 nm波段具有大于100 nm的反射带宽,测试得到插损小于2 dB,串扰小于-15 dB,器件长度～450μm,器件尺寸与传统多模干涉耦合器结构的波分复用器相比减小一半。针对多模干涉耦合器结构存在的尺寸较大和插损较大的问题,我们又提出了一种基于级联弯曲定向耦合器结构的单纤三向复用器,器件尺寸显着减小至19 μm×31 μm,测试得到各端口插损小于1 dB,串扰小于-15 dB,所有端口的带宽均满足通信标准,具备较好的综合性能。基于亚波长光栅波导,实现了新型反向耦合器结构的波分复用器,器件尺寸进一步减小,透射光谱具有宽带平顶效果,1 dB带宽大约11nm。其次,我们致力于解决硅基光子器件的偏振敏感和温度敏感两大关键问题。提出了基于级联弯曲定向耦合器结构的偏振不敏感单纤双向复用器,实验实现35 nm带宽内的偏振相关损耗小于1 dB并且串扰小于-15 dB,改善了单纤多向复用器的偏振敏感性,器件结构紧凑、带宽大。针对大规模集成复用系统中的波导交叉需求,提出并制作的垂直交叉了偏振不敏感多模干涉耦合器结构,利用自聚焦效应减小波导交叉损耗,测试得到90 nm带宽范围内的偏振相关损耗小于1 dB,两个端口的串扰小于-25dB,器件制作工艺容差大。针对复用系统中的路由问题,我们设计了偏振不敏感光开关,优化的偏振不敏感功分器保证了器件在100 nm带宽范围内具有大于20 dB的高消光比,在此基础上结合干涉臂的偏振转换,实现偏振不敏感。针对硅基光子器件的温度敏感问题,基于狭缝波导和边调制光栅结构,提出并实现了一种热不敏感窄带滤波器,测试得到的滤波器带宽0.75 nm,上包层温度补偿材料显着减小了硅光滤波器的波长漂移量,波长漂移系数小于-3pm/℃,拓展了窄带滤波器的工作温度范围。最后,我们总结本文已完成的工作内容,并且对后续的工作进行展望。
叶超超[9]（2020）在《用于光场调控的集成光子器件研究》文中进行了进一步梳理互联网的出现使人类迈入了信息化时代,这也对信息传输的容量和速度提出了更高的要求。集成光学应运而生,以光子取代电子,以集成光器件取代传统的分立光器件,具有体积小、能耗低、带宽大、性能稳定和成本低等诸多优点,近年来,在光通信、光互连、光传感和光计算等领域有着越来越多的应用。光功率分束器作为集成光学的核心器件之一,对光场进行分束与合成,是其他复杂光器件和系统的重要组成成分。目前,关于光功率分束器的研究已经开展了很多相关工作,然而依然存在一些问题,如波长敏感,偏振敏感,尺寸较大,仅对单模工作。本文针对不同的应用场景,分别研究了小尺寸大带宽和支持多模工作的2X2 3 dB光功率分束器。此外,当前单一的波分复用技术已难以满足带宽井喷式的增长需求,为进一步扩大信息传输容量,需结合多种复用技术,如模式复用技术和偏振复用技术。对于模式复用技术而言,模式的转换与耦合是研究的重点。因此,本文分别研究了 850nm波段和1550 nm波段的基于集成光学的模式复用-解复用器,可用于实际的基于少模光纤的模分复用通信系统中。首先,本文从波导理论出发,分析了平面光波导中的模式特性。接着,介绍了在实际光器件设计中常用的几种数值算法。对集成光器件的制作工艺和测试表征方法也进行了详细地阐述。从理论、仿真、制作和测试四个方面对平面光波导技术进行了概述。然后,针对光功率分束器波长敏感的问题,本文提出了一个基于亚波长光栅协助的非对称定向耦合器结构。通过亚波长光栅结构调节非对称定向耦合器的折射率和模式色散,从而获得超紧凑和超大带宽的光功率分束器。对于所设计的器件,耦合区长度仅有5.25μm,工作带宽却可达300nm,功率分束比保持在3±0.4 dB之间。实验结果与仿真结果基本吻合。针对光功率分束器仅单模工作的问题,本文则是提出了一个基于浅刻蚀的多模干涉耦合器的结构。通过调节多模干涉仪的折射率差,减小高阶模的相位误差,以支持多个输入模式的完美成像。对于所设计的器件,可支持TE0和TE1两个模式工作。对于TE0模式,在1.5-1.6μm的波长范围内,插入损耗小于0.4 dB,非均匀性小于0.12dB。对于TE1模式,在1.53-1.58μm的波长范围内,插入损耗小于0.5 dB,非均匀性小于0.2 dB。其次,针对850 nm波段的模式复用-解复用器,本文利用SU-8脊形光波导,设计了一个基于双芯绝热锥形结构的双通道模式复用-解复用器,可实现LP01与LP11a两个模式的复用与解复用,并且能与普通标准单模光纤高效耦合。对于所设计的器件,在0.75-0.95μm的波长范围内,两个模式通道的插入损耗均小于0.66 dB,模间串扰也小于-31 dB且偏振不敏感。针对1550 nm波段,本文则是利用单片集成,设计了一个双偏振模式复用-解复用器,可实现包含双偏振在内的LP01、LP11a和LP11b六个模式的复用与解复用,大大扩展了传输容量。对于所设计的器件,将不仅便于与少模光纤高效耦合,同时也便于与其他集成光器件进行单片集成。为未来大容量的光通信网络提供了一种切实可行的解决方案。最后,对全文的主要工作进行了总结,并对后续可继续开展的研究做了展望。
田勇[10]（2019）在《光波分-功分集成器件技术研究》文中研究指明随着信息化技术迅猛发展,波分复用光纤通信与光接入网技术已成为构建5G通信、互联网、物联网、大数据中心底层信息传输链路的核心手段。高速宽带光接入系统急需光波分-功分相结合的集成器件,且要求器件对高速光脉冲具有良好的传输响应特性。然而,作为常用的波分复用/解复用器件,阵列波导光栅（AWG）需遵守罗兰曲面原理制备,单只器件尺寸较大,难以与其它功能单元集成。因此,必须探索将AWG与M×N光分路器融合,形成高集成度、高性能AWG-Splitter芯片的关键技术。本文首先提出了一种U型的AWG结构,该结构改变常规AWG输入、出波导向外扩散的方式,将输入、出波导端向阵列波导内扩散,呈“U”型状,有效减小了器件尺寸。同时在U型AWG器件的输出端口加上功分单元,构成单只AWG-Splitter集成芯片。接着,仿真分析了该AWG-Splitter集成芯片的光波工作模式与传输特性,分别讨论了U型AWG对几种不同类型高速光脉冲、不同脉冲调制方式的传输响应,分析了AWG阵列波导数、信道间隔、阵列波导间距等参数的变化对脉冲传输情况的影响。最后,对优化设计出的AWG-Splitter集成器件进行了实验研究。委托流片制备出AWG-Splitter芯片,封装获得AWG-Splitter集成器件。搭建了AWG-Splitter集成器件测试系统,测试结果表明,器件工作带宽、插入损耗、回波损耗、方向性、均匀性和偏振相关损耗等技术指标与仿真结果符合,且满足国标要求。器件还通过了江苏省质量技术监督通信产品质量检验站的检测。
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
| 1 引 言 |
| 2 片上集成多维光互连 |
| 2.1 多维光信号的片上数据传输 |
| 2.2 光信号的片上多维复用互连 |
| 2.3 光互连的核心集成器件 |
| 2.4 光互连的异构波导耦合 |
| 2.5 光互连的光子集成芯片/光模块 |
| 3 片上集成多维光处理 |
| 3.1 片上波长转换 |
| 3.2 片上光学频率梳 |
| 3.3 片上模式处理 |
| 3.4 片上偏振处理 |
| 3.5 片上光逻辑和光计算 |
| 3.6 片上可重构光处理 |
| 3.7 片上智能光处理 |
| 4 总结和展望 |
| 1)多材料体系： |
| 2)多集成方式： |
| 3)多物理维度： |
| 4)多频段： |
| 5)多媒介： |
| 6)多功能： |
| 7)多应用场景： |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 硅基光电子学 |
| 1.2 硅光滤波器概述 |
| 1.2.1 基于马赫-曾德干涉仪的硅光滤波器 |
| 1.2.2 基于微环谐振器的硅光滤波器 |
| 1.2.3 基于波导布拉格光栅的硅光滤波器 |
| 1.2.4 基于阵列波导光栅的硅光滤波器 |
| 1.2.5 总结 |
| 1.3 本论文主要内容及创新点 |
| 1.3.1 主要内容 |
| 1.3.2 主要创新点 |
| 2 硅基集成光电子器件的理论仿真、制备和测试 |
| 2.1 硅波导光学仿真 |
| 2.1.1 硅波导模式理论 |
| 2.1.2 硅波导模式计算 |
| 2.1.3 硅波导的光场传输计算 |
| 2.2 硅基光电子器件的制备 |
| 2.3 硅基光电子器件的测试 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于微环谐振器的硅光滤波器 |
| 3.1 微环谐振器的基本原理 |
| 3.1.1 全通型微环谐振器 |
| 3.1.2 插分型微环谐振器 |
| 3.2 具有超大自由频谱范围的插分型单环滤波器 |
| 3.2.1 结构和设计 |
| 3.2.2 制备和测试 |
| 3.2.3 结果和分析 |
| 3.3 具有超大自由频谱范围的平顶型高阶环滤波器 |
| 3.3.1 结构和设计 |
| 3.3.2 制作和测试 |
| 3.3.3 结果和分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于波导布拉格光栅的硅光滤波器 |
| 4.1 波导布拉格光栅滤波器的基本原理 |
| 4.2 2 μm波段的硅基多模波导光栅滤波器 |
| 4.2.1 结构和设计 |
| 4.2.2 制备和测试 |
| 4.2.3 结果和分析 |
| 4.3 基于双光栅的偏振不敏感光学滤波器 |
| 4.3.1 结构和设计 |
| 4.3.2 制备和测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于级联多模波导光栅的多通道波分复用器 |
| 5.1 面向短距通信的四通道粗波分复用器 |
| 5.1.1 结构和设计 |
| 5.1.2 加工和测试 |
| 5.1.3 结果和分析 |
| 5.2 面向无源光网络的硅基单纤三向复用器 |
| 5.2.1 结构和设计 |
| 5.2.2 制作和测试 |
| 5.2.3 结果和分析 |
| 5.3 面向无源光网络融合升级的硅基单纤四向复用器 |
| 5.3.1 结构和设计 |
| 5.3.2 制备和测试 |
| 5.3.3 结果和分析 |
| 5.3.4 总结和讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 作者在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写和符号清单 |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 硅基集成光电子器件概述 |
| 1.3 硅基片上模场调控的研究 |
| 1.3.1 多模光子器件 |
| 1.3.2 偏振调控器件 |
| 1.3.3 片上混合复用技术 |
| 1.3.4 色散调控—片上光频梳 |
| 1.4 亚波长光子学器件的研究 |
| 1.5 本文工作及创新点 |
| 1.5.1 章节安排 |
| 1.5.2 本文创新点 |
| 2 硅基集成光电子器件的理论,制备及测试方法 |
| 2.1 硅基集成光波导理论 |
| 2.2 硅纳米线波导的基本特征 |
| 2.2.1 波导偏振色散 |
| 2.2.2 波导模式色散 |
| 2.2.3 波导结构色散和材料色散 |
| 2.2.4 克尔光频梳中的色散问题 |
| 2.3 工艺制备方法 |
| 2.4 器件的测试 |
| 3 硅基集成模式调控器件 |
| 3.1 基于超薄硅的低损耗低串扰模式复用解复用器 |
| 3.1.1 结构和设计 |
| 3.1.2 实验以及测试结果 |
| 3.2 十通道双偏振的模式复用解复用器 |
| 3.2.1 结构和设计 |
| 3.2.2 实验与测试结果 |
| 3.3 紧凑型十模式多模弯曲波导 |
| 3.3.1 结构与设计 |
| 3.3.2 实验与测试结果 |
| 3.4 多模任意通道光插分复用器 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 硅基集成偏振调控器件 |
| 4.1 基于三波导非对称耦合器的偏振分束器 |
| 4.1.1 结构和设计 |
| 4.1.2 实验与测试结果 |
| 4.2 基于亚波长光栅波导非对称定向耦合的紧凑型偏振分束器 |
| 4.2.1 结构和设计 |
| 4.2.2 实验与测试结果 |
| 4.3 基于亚波长光栅波导的超宽带偏振分束器 |
| 4.3.1 结构和设计 |
| 4.3.2 实验与测试结果 |
| 4.4 硅基低串扰宽带偏振旋转分束器 |
| 4.4.1 结构与设计 |
| 4.4.2 实验与测试结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于徽环谐振腔的中红外的光学频率梳 |
| 5.1 铝镓砷纳米线波导 |
| 5.2 波导结构参数选择 |
| 5.3 谐振腔设计 |
| 5.4 光频梳的仿真结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及选题意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 选题意义 |
| 1.2 太赫兹电路技术发展动态 |
| 1.2.1 单功能电路技术发展动态 |
| 1.2.2 多电路集成技术发展动态 |
| 1.3 太赫兹高速通信技术发展动态 |
| 1.3.1 光电结合高速通信技术发展动态 |
| 1.3.2 全固态电子学高速通信技术发展动态 |
| 1.4 论文研究内容及章节安排 |
| 第二章 太赫兹接收机关键电路技术 |
| 2.1 太赫兹肖特基势垒二极管基本原理 |
| 2.1.1 肖特基接触的物理机理 |
| 2.1.2 肖特基结特性 |
| 2.2 太赫兹低损耗分谐波混频器研究 |
| 2.2.1 混频二极管主要参数分析 |
| 2.2.2 混频二极管三维电磁精确建模 |
| 2.2.3 分布式电路优化方法 |
| 2.2.4 低损耗分谐波混频器电路优化 |
| 2.2.5 分谐波混频器容差分析 |
| 2.2.6 分谐波混频器实验研究 |
| 2.3 太赫兹高效本振源研究 |
| 2.3.1 变容二极管主要参数分析 |
| 2.3.2 变容二极管三维电磁精确建模 |
| 2.3.3 分布式电路优化方法 |
| 2.3.4 高效倍频器电路优化 |
| 2.3.5 倍频器容差分析 |
| 2.3.6 倍频器实验研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 220GHz多电路集成技术 |
| 3.1 太赫兹分支波导定向耦合器研究 |
| 3.1.1 分支波导定向耦合器基本理论 |
| 3.1.2 基于模式匹配法(MMM)的新型耦合器精确建模方法 |
| 3.1.3 改进型小型化耦合器电路研究 |
| 3.2 太赫兹腔体滤波器研究 |
| 3.2.1 矩形波导谐振腔耦合理论 |
| 3.2.2 伪椭圆函数波导带通滤波器研究 |
| 3.3 2 20GHz多电路集成前端研究 |
| 3.3.1 多电路集成架构 |
| 3.3.2 2 20GHz多电路集成前端优化 |
| 3.3.3 2 20GHz多电路集成前端实验研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 太赫兹高速通信小型化接收机技术 |
| 4.1 2 20GHz超宽带信号盲检测实验验证系统 |
| 4.1.1 系统框架 |
| 4.1.2 关键部件性能分析 |
| 4.1.3 信号盲检测实验 |
| 4.1.4 实验结果讨论 |
| 4.2 2 20GHz双通道高速通信实验验证系统 |
| 4.2.1 系统组成 |
| 4.2.2 关键部件性能分析 |
| 4.2.3 数据传输实验 |
| 4.2.4 实验结果讨论 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 论文研究工作总结 |
| 5.2 论文的主要创新点 |
| 5.3 未来研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光子集成器件光场维度调控研究进展 |
| 1.3 本论文的工作及创新点 |
| 1.4 本论文的课题来源 |
| 2 光子集成单元器件及光场调控理论基础 |
| 2.1 微环谐振器 |
| 2.2 马赫-曾德尔干涉仪 |
| 2.3 阵列波导光栅 |
| 2.4 波导模式复用解复用器 |
| 2.5 光场调控与结构光场 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 光子集成器件的设计、制备和测试 |
| 3.1 光子集成单元器件的设计仿真 |
| 3.2 硅基光子集成器件的工艺制备 |
| 3.3 硅基光子集成器件的性能测试及优化 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 用于波长维度调控的硅基光子集成器件研究 |
| 4.1 硅基可调谐梳状滤波器 |
| 4.2 硅基片上Fano和EIT效应 |
| 4.3 硅基光子集成FPGA |
| 4.4 可重构硅基光子集成信号处理器件 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 用于波导模式维度调控的硅基光子集成器件研究 |
| 5.1 硅基微环辅助的模式复用解复用器 |
| 5.2 硅基波导模式复用解复用器 |
| 5.3 基于多模Fano效应的硅基低功耗模式光交换 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 用于结构光场调控的光子集成器件研究 |
| 6.1 基于环形光栅的涡旋光检测 |
| 6.2 基于平面硅基波导的涡旋光产生器 |
| 6.3 高速直调集成矢量光激光器 |
| 6.4 硅基多维度结构光场调控光子芯片 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表主要论文目录 |
| 附录2 中英文缩写对照表 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 激光器高速调制技术 |
| 1.2.1 直接调制 |
| 1.2.2 电吸收调制 |
| 1.2.3 马赫曾德调制 |
| 1.3 激光器和马赫曾德调制器单片集成(ILMZ)研究现状 |
| 1.4 啁啾管理激光器(CML)研究现状 |
| 1.5 本论文的章节安排 |
| 1.6 本论文主要创新点 |
| 2 激光诱导量子阱混杂的V型腔激光器 |
| 2.1 量子阱混合技术概述 |
| 2.1.1 量子阱混合的原理 |
| 2.1.2 量子阱混合实现方法 |
| 2.2 准分子激光诱导的量子阱混杂技术 |
| 2.2.1 实验步骤 |
| 2.2.2 实验结果和讨论 |
| 2.3 基于紫外光诱导量子阱混合技术的Ⅴ型腔半导体激光器 |
| 2.3.1 Ⅴ型腔激光器原理 |
| 2.3.2 基于量子阱混杂的Ⅴ型腔激光器 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 长距离传输的马赫曾德外调制Ⅴ型腔激光器 |
| 3.1 单片集成平台介绍 |
| 3.2 光子芯片外延结构设计 |
| 3.3 光子芯片分立器件设计 |
| 3.3.1 Ⅴ型腔可调谐半导体激光器 |
| 3.3.2 马赫曾德调制器 |
| 3.3.3 MMI&波导 |
| 3.3.4 传输波导 |
| 3.4 基于OQW的V型腔激光器和马赫曾德调制器的光子芯片 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 传输距离扩展的啁啾管理V型腔激光器 |
| 4.1 啁啾及啁啾管理概述 |
| 4.1.1 啁啾 |
| 4.1.2 啁啾管理激光器(CML) |
| 4.2 直接调制Ⅴ型腔激光器的啁啾管理 |
| 4.3 基于啁啾管理的直接调制V型腔激光器在远距离高速传输中的应用 |
| 4.3.1 测试系统介绍 |
| 4.3.2 测试结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结和展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 未来工作的展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 博士在读期间发表论文情况 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 硅基光子学与硅基光互连关键器件 |
| 1.2.1 硅基光子学 |
| 1.2.2 硅基光互连关键器件 |
| 1.3 波分复用(WDM) |
| 1.4 本文主要内容 |
| 第二章 通道间隔可调波分复用器 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 MRR基本结构与工作原理 |
| 2.2.1 MRR的基本结构 |
| 2.2.2 MRR的理论分析 |
| 2.2.3 MRR的重要性能参数 |
| 2.3 通道间隔可调的波分复用器 |
| 2.3.1 WDM器件的基本结构 |
| 2.3.2 热调谐系统 |
| 2.3.3 WDM器件结构参数和结果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 低串扰波分复用器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 AWG器件分类与研究现状 |
| 3.2.1 Si纳米线阵列波导光栅 |
| 3.2.2 Si3N4纳米线阵列波导光栅 |
| 3.2.3 温度与偏振不敏感硅光子阵列波导光栅 |
| 3.3 AWG工作原理与基本参数 |
| 3.3.1 AWG工作原理 |
| 3.3.2 AWG的基本设计参数 |
| 3.3.3 AWG的基本性能参数 |
| 3.4 低串扰波分复用器 |
| 3.4.1 AWG器件设计 |
| 3.4.2 MRR滤波器的设计 |
| 3.4.3 低串扰WDM器件仿真结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 器件制备工艺 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 器件制备 |
| 4.2.1 通道间隔可调波分复用器的制备流程 |
| 4.2.2 低串扰波分复用器的拟制备方案 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 器件测试 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 端面耦合 |
| 5.3 传输型芯片测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读硕士学位期间发表的成果 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写和符号清单 |
| 1 绪论 |
| 1.1 集成光电子学概述 |
| 1.2 硅光通信技术研究背景 |
| 1.3 硅基光子复用技术及难点 |
| 1.4 论文主要内容及创新点 |
| 1.4.1 主要内容 |
| 1.4.2 创新点 |
| 2 硅基光波导理论、制备及测试方法 |
| 2.1 光波导理论 |
| 2.2 经典器件结构理论基础 |
| 2.2.1 多模干涉耦合器理论 |
| 2.2.2 同向/反向耦合器理论 |
| 2.3 波导光学仿真计算 |
| 2.3.1 硅基波导模式计算 |
| 2.3.2 硅基波导光场传输计算 |
| 2.4 硅基光子器件的制作 |
| 2.5 硅基光子器件的测试表征 |
| 2.5.1 光栅耦合测试技术简介 |
| 2.5.2 光芯片测试系统 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 硅基粗波分复用器件 |
| 3.1 硅基粗波分复用器简介 |
| 3.1.1 硅基单纤三向复用器 |
| 3.1.2 硅基多通道粗波分复用器 |
| 3.2 基于级联倾斜型多模干涉耦合器的单纤三向复用器 |
| 3.2.1 倾斜MMI型Triplexer的工作原理与仿真设计 |
| 3.2.2 倾斜MMI型Triplexer的工艺制备与测试分析 |
| 3.3 基于光栅辅助型多模干涉耦合器的单纤三向复用器 |
| 3.3.1 布拉格光栅辅助型Triplexer的工作原理与仿真设计 |
| 3.3.2 布拉格光栅辅助型Triplexer的工艺制备与测试分析 |
| 3.4 基于弯曲定向耦合器的单纤三向复用器 |
| 3.4.1 BDC型Triplexer的工作原理与仿真设计 |
| 3.4.2 BDC型Triplexer的工艺制备与测试分析 |
| 3.5 基于亚波长光栅的四通道粗波分复用器 |
| 3.5.1 SWG型CWDM的工作原理与仿真设计 |
| 3.5.2 SWG型CWDM的工艺制备与测试分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 硅基偏振/热不敏感复用器件 |
| 4.1 研究现状简介 |
| 4.1.1 硅基偏振不敏感器件 |
| 4.1.2 硅基热不敏感器件 |
| 4.2 基于BDC结构的偏振不敏感单纤双向复用器 |
| 4.2.1 BDC型Diplexer的结构原理和设计仿真 |
| 4.2.2 BDC型Diplexer的工艺制备和测试分析 |
| 4.3 基于MMI结构的偏振不敏感交叉波导 |
| 4.3.1 MMI型交叉波导的结构原理与设计仿真 |
| 4.3.2 MMI型交叉波导的工艺制备与测试分析 |
| 4.4 基于MZI结构的偏振不敏感光开关 |
| 4.5 基于布拉格光栅结构的热不敏感窄带滤波器 |
| 4.5.1 布拉格光栅型窄带滤波器的结构原理与设计仿真 |
| 4.5.2 布拉格光栅型窄带滤波器的工艺制备与测试分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 集成光子器件的发展概述 |
| 1.2 片上光功率分束器的研究现状 |
| 1.3 片上模式复用技术的研究现状 |
| 1.4 本文的工作和创新点 |
| 1.4.1 本文的主要内容 |
| 1.4.2 本文的创新点 |
| 2 平面光波导技术 |
| 2.1 光波导模式分析 |
| 2.2 光场传输计算 |
| 2.2.1 光束传播算法(BPM) |
| 2.2.2 时域有限差分算法(FDTD) |
| 2.2.3 本征模展开算法(EME) |
| 2.3 集成光器件的制备工艺 |
| 2.4 集成光器件的测试表征 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于硅波导的光功率分束器 |
| 3.1 基于非对称定向耦合器的大带宽3dB光功率分束器 |
| 3.1.1 研究现状 |
| 3.1.2 结构和设计 |
| 3.1.3 制作和测试 |
| 3.1.4 结果和分析 |
| 3.2 基于多模干涉仪的双模3 dB光功率分束器 |
| 3.2.1 研究现状 |
| 3.2.2 多模干涉原理 |
| 3.2.3 设计仿真 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 基于弱限制光波导的模式复用器 |
| 4.1 基于SU-8脊形波导的850nm波段的模式复用器 |
| 4.1.1 研究现状 |
| 4.1.2 设计仿真 |
| 4.2 基于单片集成的1550 nm波段的双偏振模式复用器 |
| 4.2.1 研究现状 |
| 4.2.2 设计仿真 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及专利 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 阵列波导光栅的提出与发展 |
| 1.1.1 多通道数AWG的研制 |
| 1.1.2 频谱平坦性研究 |
| 1.1.3 消除偏振相关性研究 |
| 1.1.4 新型结构AWG的研究 |
| 1.2 基于阵列波导光栅的光子集成技术 |
| 1.3 本文主要研究工作 |
| 第二章 AWG机理及性能分析 |
| 2.1 AWG原理及性能分析 |
| 2.1.1 AWG基本原理 |
| 2.1.2 AWG相关参数 |
| 2.1.3 一种U型结构的AWG-Splitter集成器件 |
| 2.2 光波导器件及其传输特性分析方法 |
| 2.2.1 有限元模式分析方法 |
| 2.2.2 光束传播法传输分析方法 |
| 2.2.3 高速光脉冲通过器件性能分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 AWG-Splitter集成器件优化设计 |
| 3.1 AWG器件模式分析 |
| 3.2 常规结构AWG器件传输分析 |
| 3.3 U型结构AWG器件传输分析 |
| 3.4 AWG-Splitter集成器件优化设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 高速光脉冲在AWG器件中的传输分析 |
| 4.1 高速光脉冲通过AWG传输分析 |
| 4.1.1 高速光脉冲通过AWG传输响应仿真模块 |
| 4.1.2 高速光脉冲通过100G间隔的U型AWG传输分析 |
| 4.1.3 高速光脉冲通过200G间隔的U型AWG传输分析 |
| 4.2 PAM-4信号通过AWG传输分析 |
| 4.3 AWG参数对信号传输情况的影响 |
| 4.3.1 阵列波导数对传输质量的影响 |
| 4.3.2 信道间隔对传输质量的影响 |
| 4.3.3 阵列波导间距对传输质量的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 AWG-Splitter集成芯片测试 |
| 5.1 AWG-Splitter集成器件的制备工艺 |
| 5.1.1 SoS-PLC光子芯片制备工艺 |
| 5.1.2 切片研磨抛光工艺 |
| 5.1.3 封装工艺 |
| 5.2 AWG-Splitter集成芯片测试系统 |
| 5.2.1 建立PLC型波长/功分单一光子器件测试平台 |
| 5.2.2 PLC自动测试平台 |
| 5.3 AWG-Splitter集成器件测试结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
