陈卓[1]（2021）在《一种硅基波导低损耗低功耗数字式热光开关》文中提出信息时代的今天,光开关作为全光网络（All Optical Network,AON）中实现光信息交换的核心控件,受到人们的广泛关注。其中,基于平面光波电路（Planar Lightwave Circuits,PLC）技术的硅基光波导开关器件因在器件集成度和工艺兼容性等方面具有诸多优势,有着极其广泛的应用前景和巨大的市场潜力。本论文主要研究绝缘体上硅（Silicon-on-Insulator,SOI）波导的反射光导波模式的低损耗低功耗数字式热光开关结构。借助于双波导转角镜（bi-Waveguide Corner Mirror,b-WCM）结构,利用古斯-汉欣（Goos-H（?）nchen Shift,GH）位移、安伯特-费多罗夫（Imbert-Fedorov,IF）位移和热光（TO）效应折射率调制（RIM）的有效组合,提出了波导反射模式数字式热光开关结构。通过理论模型和数据计算,建立了IF位移与GH位移的相关性以及与光开关器件性能的匹配性。运用Optiwave公司的时域有限差分（Finite Difference Time Domain,FDTD）软件对SOI波导b-WCM型数字式热光开关器件的性能进行模拟与优化设计。研究表明,当绝缘层和上包层SiO2材料的折射率为1.444,厚度均为2.0μm;芯层Si材料折射率3.46,内脊高0.5μm,外脊高1.5μm,脊宽4.0μm;导波模式Ex（TE）和Ey（TM）的有效折射率为2.9～3.2;转角镜Si3N4材料折射率为2.0,实现了最优化器件结构,其三个输出端口的归一化输出值分别为0.185028、0.892413和0.060510,说明该器件结构可实现低损耗低功耗数字式光开关的器件性能。基于SOI平台的可行制造条件,选择合适器件结构进行加工和实验测试,论证了1×3或1×2数字光开关功能。最后,对理论和实验结果进行归纳与总结,并提出了一个器件性能改进方案。
郭一鸣[2]（2021）在《集成光波导延迟线关键技术研究》文中认为随着信息化社会的发展,人们的信息交流量每日俱增,因而对于传送网络的容量、速度、可靠性等要求不断提高。较之电信号,光信号传输速率更快,抗电磁干扰性强,而集成光学的飞速发展也令其在各方面呈现取代传统电学的趋势。集成光波导延迟线作为光信号处理中的重要环节,其关键技术——光开关,也受到人们的普遍关注。本文主要进行了基于MZI热光开关的集成光波导延迟线的研究,通过对波导中的热分布的分析,实现结构的设计与优化,提高器件相关性能,并为相关应用提供技术参考。本文完成的工作包括:（1）选择折射率差为0.75%的二氧化硅波导材料,基于设计理论中的单模条件及最大透射深度,确定单模传输时矩形波导的截面尺寸;由波导模式耦合理论进行推导,得到耦合间距与耦合长度关系曲线,进行合理选取;建立相应的仿真模型,借助Mode Solution对单模传输尺寸进行验证选取,结合S-bend存在的等效耦合效应,完成耦合长度及S-bend部分的优化设计,最终完成3d B耦合器的设计。（2）采用基于有限元法（FEM）的Comsol软件,结合温度传播方程,完成相应建模工作,对波导中的温度分布进行仿真分析;由温度变化及器件稳定性确定了电极长度;研究了单个波导时不同电极位置及尺寸、上下包层厚度对波导温度分布的影响;两根波导时下包层厚度及空气槽宽度对波导中温度分布的影响,结合材料的热光效初步确定MZI热光开关尺寸后,进行开关的功能验证及参数测试,并对S-bend进行了优化,完成了MZI热光开关的损耗及消光比参数的提升;最后对不同衬底材料及是否采用空气槽结构的MZI热光开关进行了开关速度的仿真分析。（3）仿真确定相邻光开关的间距及弯曲波导的最小弯曲半径,完成了基于MZI热光开关的4比特集成光波导延迟线的设计。二氧化硅矩形波导的折射率差为0.75%,芯层高宽均为5.5μm,上包层及左右包层尺寸为5μm,下包层厚度为6μm,电极长10mm,宽15.5μm,单个MZI热光开关的功耗为96.7m W,开启时间为74μs,关闭时间为135μs;延迟线可实现0到45ps共16种延时状态,步进3ps,最小功耗为96.7m W,最大功耗为483.5m W,整体尺寸为10.9mm×29.6mm,最小弯曲半径为5mm。
吕佳文[3]（2021）在《石墨烯辅助的聚合物热光开关研究》文中指出近年来,随着通信技术的迅速发展,人们对数据传输的速度和稳定性提出了更高的要求,而光互连作为一种新兴的技术,凭借着集成光路较大的数据传输容量和较强抗电磁干扰的能力,正逐渐成为新一代芯片的主流方向。在集成光子芯片中,光开关起着控制芯片通断和转换的作用,是实现全光信号路由和交换的重要组成部分。同时,硅光子学以其高集成密度和与互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容等独特优势,为光开关的高度集成提供可靠的技术支撑,有望突破集成电子芯片响应速度和功耗的瓶颈。随着光芯片的高度集成化,大量的光开关需要应用到光芯片中来,从而实现更加精确的控制以及功能多样化,因此光开关的性能指标在光芯片领域起着至关重要的作用。为了研究出响应速度快,功耗低的光开关,研究人员对光开关的结构以及制备材料做出了大量的研究。由于石墨烯材料具有优异的物理、电子和光学特性,有望应用到光开关领域中来,使得光开关的性能得到了进一步的提升。本文利用了石墨烯的高的导热系数以及优异的电学特性,将石墨烯应用到热光开关中来,提升了热光开关的工作效率。具体内容主要分为以下几个部分:1,实验制备了工作波长为532 nm的低功耗聚合物MZI型热光开关。采用光敏聚合物材料SU-8作为波导芯层,采用二氧化硅作为衬底,PMMA作为上包层。采用湿法刻蚀方法制备了波导芯层,然后旋涂PMMA作为上包层,最后通过真空镀膜制备铝电极。制备后的开关在532 nm的信号光下进行测试,功耗为6.55 m W,消光为4.8 d B,上升时间为0.23 ms,下降时间为0.28 ms。在上述实验的基础上,结合紫外写入技术和石墨烯导热层,提出了一种优化的开关结构。为了减少功耗和开关时间,设计了侧电极结构。经计算,优化后的器件功耗为1.5 m W。紫外写入装置的切换时间的模拟计算结果为:上升时间为18.2μs,下降时间为85μs。该器件在可穿戴器件和激光雷达领域具有广阔的应用前景。2,提出了一种石墨烯辅助的一阶模式热光开关。在这部分中,我们提出了一种石墨烯嵌入结构的聚合物马赫-曾德尔干涉仪（MZI）热光开关,解决了高的加热效率与低的传输损耗之间的矛盾。该开关采用三维结构来实现MZI的光信号调制,石墨烯作为电极材料嵌入到波导的中心位置进行高效的加热。为了解决石墨烯对光信号的吸收问题,我们将信号光经过模式转换器,从而转化为TE1模式,并作为接下来的信号光进行调制。采用TE1模式的光信号,可以最大限度地减少损耗和功耗。我们使用有限元法模拟了中心嵌入石墨烯电极结构,其吸收损耗为0.06 d B/cm,同时计算得到的功耗为1.57 m W。与顶部加热电极相比,所提出的石墨烯嵌入器件的功耗降低了74%。此外,模拟计算得到的石墨烯嵌入结构的热光开关的上升时间为1.2μs,下降时间为70.6μs。该器件可应用于二维集成低功耗模分多路复用器领域。3.提出了一种基于两个垂直马赫-曾德尔干涉仪结构的聚合物热光模式开关。该开关中,两个MZI结构垂直分布,每个MZI调制臂上都有一个电极。信号光通过两个Y分支时,被平均分成4份,然后再经过第二组Y分支汇合。通过控制不同的开关的通断状态,可以实现E00、E01、E10和E11四种模式之间的快速切换。该部分中,对比了两种结构（金属顶部电极和石墨烯电极）的模式选择开关的性能,并采用有限元方法模拟计算了石墨烯电极器件的参数。模式选择开关的上升时间为36.9μs下降时间为103.4μs,加热器功耗为1.85 m W。该模型可用于低功耗模式划分和三维集成复用器领域。
于舜尧[4]（2021）在《应力光开关压电PZT薄膜驱动层的制备与研究》文中研究表明光开关是实现电路通断的主要器件。目前,利用热-光效应制作的光开关功率约200-500mw,调制速度0.5-1k Hz,但对于大量需要光开关控制的设备,如微波光子等,迫切需要将单个光开关功耗降至nw级别;而对于需要快速控制光路的设备,热光开关也限制了其性能发展。针对这一问题,研究学者提出利用应力-光效应,在光开关波导结构上沉积一层压电材料来实现对波导结构的应力主动控制,其中的压电材料,选用具有较大横向压电系数,并在微机电中广泛使用的压电PZT薄膜,最终实现调制速度达到1–5k Hz,功耗仅为20uw。然而在应力光开关制备过程中,磁控溅射法沉积的压电PZT薄膜与光开关波导层兼容性较差,导致薄膜性能下降,难以为光开关提供足够的应力驱动;同时,腐蚀法制备的光开关上电极,尺寸线宽较大、易断裂,使得薄膜应力驱动范围增大,波导层受力不均,应力光开关性能大打折扣。本文基于常用MZI型光开关,在其上设计一种具有较大长宽比上电极的压电PZT薄膜驱动层,利用压电PZT薄膜的逆压电特性及上电极尺寸控制薄膜驱动应力范围,实现对光开关波导层有效控制,改变其内部有效折射率。使用Comsol对该结构进行仿真分析,探究上电极宽度及压电PZT薄膜厚度对波导层有效折射率的影响,结果表明,当其他条件不变时,上电极宽度为5um时,波导层有效折射率仿真效果最优;上电极宽度不变时,有效折射率随着PZT厚度增大而增强。根据压电PZT薄膜驱动层的结构,设计了对应的工艺流程及掩模版。研究了使用溶胶凝胶法在光开关波导层上制备大面积压电PZT薄膜的工艺,并成功在波导层上制备出面积较大、性能优良的压电PZT薄膜,有效解决了压电驱动层与波导层工艺兼容性问题。随后,针对仿真对上电极尺寸的工艺需求,使用双层光刻胶剥离工艺代替腐蚀工艺,在压电PZT薄膜上制备长8000μm,宽仅5um的上电极,有效地将结构仿真与制作工艺相结合,最终完成应力光开关压电PZT薄膜驱动层的制作。最后对压电PZT薄膜进行形貌结构表征及电学性能测试,测试结果表明压电PZT薄膜厚约1.2μm,表面较为平整,最大粗糙度仅5nm,主要沿110晶向生长,择优取向度为75.47%;可以在至少30V电压下工作,漏电流约为1×10-7A;纵向压电应变常数为21.4p C/N;铁电回线图形均匀,饱和性较好,剩余极化强度可达22.5μc/cm2。当频率为10000Hz时,介电常数为725,介电损耗仅为0.05。证明在光开关波导层上制备的压电PZT薄膜性能优良,兼容性好,可以为应力光开关提供有效驱动。
程儒[5]（2020）在《基于氟化光敏聚合物可重构光波导编码器的研究》文中进行了进一步梳理当今社会通信技术繁荣发展,在可重构的通信系统中,光交换网络作为电气交换网络的有效替代受到了越来越多的关注,自由空间光学器件和平面光学器件是用于实现各种光学交叉互联交换网络的两种主要类型。平面光交换网络的信号响应速度更适合于具有良好兼容性和高效率的单片多功能光子模块。特别是,具有平面光波导结构的热光器件对于实现片上平面光波电路作为光码分多址OCDMA（Optical Code Division Multiple Access）网络系统的关键部分更为有用。由于具有异步操作的能力,扩容和增强的隐私的特性,这些用于OCDMA技术的高度集成的光模块在当代社会中发挥着越来越重要的作用,多模干涉耦合器MMI（Multimode Interference）单元结构可以提供更紧凑的架构并缩短电极与波导之间的交互区域,更适合用于构建高效率的光学编码系统。本文以MMI为基本结构单元,创新性地提出了两种平面可重构光波导编码器的结构,分别针对光的位相及波长两方面进行编码,并对二者的工作原理和拟实现功能进行了详细地分析讨论,在此基础上,利用新型氟化光敏聚合物材料和聚甲基丙烯酸甲酯作为波导芯层和包层的材料进行器件的制备,并在集成波导芯片中引入电极结构,实现器件对信号和波长的双重选择。现将本论文的主要工作总结如下:理论上:以MMI为基本单元,分别设计了位相及波长两种编码器的结构。利用Rsoft软件对两种结构分别进行仿真。关于位相编码器:由五个结构相同的MMI级联形成,每个MMI耦合器的基本功能单元都可以通过相应的加热电极进行控制,实现通道的选择切换特性。我们对MMI单元及所加电极的结构参数进行了优化与仿真,最终将MMI基本单元的长度和宽度分别确定为1918μm和36μm。探究不同电极长度下MMI的输出效率与电极加热功率之间的关系,最终将电极长度Le定为300μm,此时电极加热器的功率小于20 mW。通过控制相应五个电极的驱动功率分析和定义了芯片的二进制编码光开关矩阵状态,并得到了不同功率矩阵间转化的传输矩阵。关于波长编码器:设计出由7个不同结构的MMI与延迟线级联形成的波长编码器结构。对单元元件的尺寸结构进行优化,并对分波的功能进行仿真,最终实现可实现以1550 nm为中心波长输入后,可以通过调节输入端MMI上以及延迟线上的电极实现输出端分别输出以1538 nm和1564 nm为中心波长,波长间隔分别为3.2 nm以及7.2 nm波段的输出的功能。实验上:基于聚合物平面光波导基本工艺,我们制备了由多模干涉器级联形成的热光可重构MMI位相编码器。对芯层使用的氟化光敏聚合物材料的光吸收特性进行表征,绘制光刻波导电极版。依照器件的实际结构特点,设计制备出符合器件结构特性便于实际测试使用的PCB（Printed Circuit Board）板,搭建测试系统进行测试。该器件的可调编码功能由电子控制系统通过电极加热器进行调制,五个基于MMI的切换通过相应的电信号进行调制。电极加热器中加载了与驱动功率控制矩阵A1相对应的电信号时,由红外CCD（Charge-Coupled Device）相机测量芯片的相关输出近红外场照片（×80）,测得该工作状态下O1和O2之间的串扰约为-32.2 dB,而O3和O4之间的串扰值为-31.5 dB。将频率为400 Hz的方波加载到与E5相对应的加热电极上,然后加载150 mV直流偏置以对A2[1001]状态TO切换响应曲线在包括上升和下降时间在内的开关时间接近220μs。以A2[1001]状态的相同编码,将电功率为P5变化的直流电连续加载到相应的电极加热器上时,测量得到驱动电功率与不同通道输出光功率之间的关系,当P5的值接近22.5 mW时,可以将A 2[1001]的编码转换为A2[1010]状态。此时得到消光比为21.5 dB。通道1的插入损耗保持在7.1 dB。测量输出功率和波长之间的关系曲线,当将切换矩阵设置为编码状态A2[1100]时,在20至55°C的温度范围内测量O2通道的输出功率。在此温度范围内,器件插入损耗的变化小于1.5dB。该器件性能良好,实现了切换矩阵的编码功能,可以进行调整并应用于实现OCDMA网络编码器。
涂鑫,陈震旻,付红岩[6]（2019）在《硅基光波导开关技术综述》文中进行了进一步梳理硅基光波导开关技术是公认的低成本光交换技术,在电信网络、数据中心和高性能计算领域中都具有非常广泛的应用前景.本文系统综述了近年来硅基光波导开关技术研究取得的主要进展,首先对马赫-曾德尔干涉仪型、微环谐振型和微电子机械系统驱动波导型三种硅基光波导开关技术进行了介绍,并对不同原理的光开关技术的应用场景进行了总结;然后讨论了影响大端口光开关性能的关键技术,特别着重于拓扑架构、无源器件和光电封装等方面;最后对硅基光波导开关技术的技术挑战和研究方向进行了展望,其对未来硅基全光交换技术的实用化具有指导性意义.
郑洋[7]（2018）在《基于干涉结构的功能集成光波导芯片及其传感特性研究》文中认为光开关、光集成器件广泛应用于日益迅速增长的光通信系统中。包含光放大器、光开光等波导器件的有源集成光波导芯片是光互联网络中可重构型光交叉复用模块的主要组成部分,在光通信、光传感领域中受到了广泛关注。在过去的几十年中,光学传感技术在环境和工业监测以及医疗保健（例如疾病诊断和生物医学）应用领域取得了重大进展。集成光波导生物传感器因为其超小型尺寸,高灵敏度,无标签检测,样品消耗量低,抗电磁干扰,制造过程与CMOS技术兼容可实现低成本的大规模制造等优点而被广泛研究,同时也可以与其他设备如光源,检测器和微流控单元集成在同一芯片上实现低成本、可便携、用于现场测试应用的芯片实验室模块。基于这种研究方向和目的,本论文设计了有源集成型光波导芯片,对制备器件的材料特性以及器件结构设计流程分别进行了介绍,并对最终设计的折射率传感型器件的传感特性进行了分析与研究。1.基于光波导模式理论,对非对称三层平板波导的特征方程进行了分析,利用有效折射率法对矩形波导导模特征方程进行了推导,计算了脊型波导结构模式,分析传感型波导器件结构,介绍了光波导器件实现传感功能的工作原理,即消逝场原理。阐述了热光效应的工作形式及其原理,对马赫曾德尔干涉（MZI）型波导器件的结构进行了介绍,分析了光开关器件的工作原理。对基于干涉结构的波导器件进行了分析,介绍了基于多模干涉（MMI）结构的光波导器件的工作方式,并对其实现折射率传感功能的工作原理进行了阐述。2.提出了新型基于介质加载表面等离子体激元极化波导（DLSPPW）结构的全聚合物热光开关阵列器件。利用光学仿真软件对器件的设计尺寸进行了优化,低损耗氟化光敏聚合物（FSU-8/FBPA-PC EP）和有机-无机接枝改性PMMA材料被分别用作聚合物波导的芯层和包层。对材料的制备流程进行了详细的介绍,表征了材料的光学和热学特性,测得了材料较低的吸收损耗和优良的热稳定性。通过截断法测得4μm宽的DLSPPW的传输损耗为0.55 dB/cm。器件的插入损耗约为4.5dB。开关器件在施加200 Hz方波电压的条件下,上升和下降时间分别为287μs和370μs。驱动功率为5.6mW,消光比为13.5 dB。结构设计灵活、低损耗的多功能波导型光开关阵列适合实现大规模的光电集成电路。金属表面等离子体模式的敏感特性以及在测试过程中获得的对波长敏感的微小电流现象使得DLSPPW结构在实现多功能集成传感和生物医学应用等方面表现得更具研究意义。3.设计了具有损耗补偿功能的聚合物MZI结构的热光开关器件,选择低损耗的氟化光敏聚合物作为波导芯层材料,掺铒共聚物（GETPM）材料作为波导上包层材料,在减小器件损耗的同时,可以实现对器件损耗的补偿功能。介绍了制备器件所需的材料GETPM的制备方法及特性表征,例如玻璃态转变温度、热失重温度、不同掺杂含量的GETPM的吸收谱以及发射谱特性等等。对FSU-8/FBPA-PC EP材料的特性、开关器件的理论设计和工艺制备等方面进行了优化,并对开关性能进行了详细分析和测试,测得FSU-8/FBPA-PC EP和GETPM材料的热光系数分别是-1.85×10-4℃-1和-1.65×10-4℃-1。通过不同掺杂浓度的FSU-8/FBPA-PC EP的不同折射率,计算波导结构的有效折射率。优化波导、电极尺寸,设计热光开关器件结构。测试开关器件,得到方波电压500 Hz条件下的开关响应,上升和下降时间分别为396和461μs。插入损耗约为6dB,消光比为14dB,驱动功率约为6.5 mW。在1530nm处测得器件最大的相对光增益为1.9dB,可以实现对器件的损耗补偿功能。4.在上述两部分材料性能、结构优化和实验测试的基础上,提出了结构更加简单的基于金属包层定义波导结构的有源功能集成光波导芯片,对器件中光放大器,光开关和传感区结构进行了优化设计。阐述了金属包层定义型波导器件的设计思路和模拟分析,详细分析了该结构的波导模式,用光学仿真软件对MMI结构的光开关及光放大器进行了优化设计,并对器件进行了制备与测试分析。给出了器件制备详细的工艺流程,精确控制各个参数,包括制备所需材料,制备条件,实验设备等等。对直波导光放大器的部分和MMI型热光开关的部分分别进行了测试,当输入信号光功率为1mW时,测得光放大器最大的相对增益为3.6dB。对于MMI型热光波导开关部分,通过施加频率为300 Hz的方波电压测到热光响应,上升和下降时间分别为511和341μs。消光比为20 dB,开关功率为23.5mW。对金属包层定义型波导器件的传感区结构进行了设计与测试,以浓度为20mg/L的中药材料贝母甲素的有效折射率作为参照点设计了器件传感区结构的各个参数,优化了器件结构。器件灵敏度为2×103 RIU-1,分辨率和检测极限分别为2.5×10-4和1.3×10-7 RIU。器件在对应于输出光功率5dB的范围内可以实现对贝母甲素的浓度范围（10-25 mg/L）有效地检测。
蔡珍珍[8]（2017）在《可直接紫外写入含氟聚碳酸酯波导材料在光学开关中的应用探索》文中进行了进一步梳理光通信系统主要由激光源、光调制器、光放大器、光开关和光探测器等组成。光电子、微电子和微加工技术的蓬勃发展,使得在光通信领域中,平面光波导的发展必将实现光子集成（PIC）。与无机类材料相比,由于聚合物类材料具有很多优点,如:种类众多且结构可设计、性能可调节,制作成本低廉且制备技术简单等,使其在制作光波导器件方面具有很大的潜力。目前,在光波导领域,科学家们所面临的挑战仍然是如何设计、合成出具有较低的光学损耗、可调节的折射率、较高的热稳定性且易于加工的、可实际应用的聚合物类光波导材料。光学开关是光通信系统的核心部件,已经在光交叉连接（OXC）,光分插复用器（OADM）,光网络监控和芯片光互连中得到了广泛的应用。聚合物类材料,除了上述的优点之外,还具有较高的热光系数、较低的热传导速度,这就使得其既适合用于热-光开关,又适合用于电光开关。本论文中,我们从光学损耗、折射率和加工性这三个方面入手,旨在设计、合成出能够满足波导应用的聚合物材料,并将其制作成光开关器件。其中,各章节的内容如下:第一章,绪论。简要介绍了聚合物平面光波导的基础知识,总结了近些年来用于制备光波导器件的聚合物材料研究进展及聚合物波导材料在光学开关中的应用。从不同聚合物材料的设计、合成及性能入手,讨论其优缺点,并在此基础上提出本论文的设计思路。第二章,我们设计、合成了一系列环氧封端的含氟聚碳酸酯AF-Z-PC EP 1-3和FBPA-PC-EP 1-3。其中,4,4-二羟基二苯环己烷（BPZ）和3-（三氟甲基）-[1,1-联苯]-2,5-二醇（3F-PQ）的引入可以调节聚合物分子的折射率,环氧基团的引入可以作为交联点。将以上两个系列的含氟聚碳酸酯溶于有机溶剂环戊酮中,再加入光引发剂三苯基六氟磷酸硫鎓盐,即得到了光刻胶溶液系列NFPR 1-3和FPC-PR 1-3。将此光刻胶溶液通过旋涂、前烘、紫外曝光、后烘制得交联的光学薄膜。此薄膜表面光滑,热学稳定,透过率高。对于NFPR 1-3而言,折射率可在1.500-1.532之间调节（1550 nm）,将NFPR 1用直接紫外写入的方法制得条形波导,其光学损耗仅为0.19 d B cm-1;制得MZI型T-O开关,在200 Hz方波作用下,开关的响应时间为1.546 ms和1.226 ms,平均开-关时间为1.386 ms;插入损耗为9.0 d B;开关电压功率为15.5 m W;消光比为13.0 d B。对于FPC-PR 1-3而言,虽然含氟量提高了,但是折射率却达到了1.51-1.58（1550 nm）,也许与联苯基团的引入有关。薄膜的光学透明度也很高,在400 nm处达到了97.8%的透过率。将FPC-PR 1制成条形光波导,其光学损耗仅为0.17 d B cm-1;制得MZI型T-O开关,在500 Hz方波作用下,开关的响应时间为837μs和381.8μs,平均开-关时间为609.4μs;开关电压功率为35.0 m W;消光比为14.0 d B。总体性能都比AF-Z-PC EP 1-3有所提高。第三章,在第二章中结果的基础上,我们进行了更深入地探索,即研究单体的柔性对热-光波导器件性能的影响。我们设计、合成了含有脂肪链段的环氧封端的含氟聚碳酸酯（AF-Ali-PC EP 1-3）和含有芳香族链段的环氧封端的含氟聚碳酸酯（AF-Ar-PC EP 1-3）,分别将其配制成光刻胶溶液系列Ali-PR 1-3和Ar-PR 1-3。将此类光刻胶溶液通过旋涂、前烘、紫外曝光、后烘制得交联的光学薄膜。对于Ali-PR1-3系列材料,此薄膜表面光滑,折射率可在1.51-1.495之间调节（1550 nm）,热学稳定。将Ali-PR 1用直接紫外写入的方法制得条形波导,其光学损耗仅为0.21 d B cm-1;制得MZI型T-O开关,在200 Hz方波作用下,开关的响应时间为1.822 ms和1.364 ms,平均开-关时间为1.593 ms,插入损耗为9.2 d B,消光比为12.0 d B,开关电压功率为15.0 m W。对于Ar-PR 1-3系列材料,此薄膜表面出现了液滴状液晶形态,折射率可在1.60-1.54之间调节（1550 nm）,热学稳定。将Ar-PR 1用直接紫外写入的方法制得条形波导,其光学损耗仅为0.19 d B cm-1;制得MZI型T-O开关,在110 Hz方波作用下,开关的响应时间为2.994 ms和2.301 ms,平均开-关时间为2.648 ms,插入损耗为8.9 d B,消光比为12.3 d B,开关电压功率为20.0 m W。通过与第二章中结果进行对比不难看出,含3F-PQ类含氟聚碳酸酯所制备的器件性能是最优异的,含联苯结构的含氟聚碳酸酯所制备的器件性能是最差的。综上所述,向含氟聚碳酸酯的分子主链中引入类似3F-PQ这类既含有侧链又具有一定刚性的分子更适合作为光学材料应用于波导器件中,不仅如此,我们还可以将此类材料应用于类似眼镜片、LED封装材料、透镜等领域。第四章,我们合成了端基为双键的含氟聚碳酸酯AF-Z-PC MA 1-3、AF-Ali-PC MA 1-3和含有多双键的含氟聚碳酸酯AF-3OH-PC MA 1-3作为电光聚合物材料,并合成了一个结构简单且合成方便的生色团分子N-TCF。将聚合物材料分别与生色团分子混合配制成一系列光刻胶溶液Z-N-TCF PR 1-3、Ali-N-TCF PR 1-3和3OH-N-TCF PR 1-3。将这些光刻胶通过旋涂、前烘除去溶剂、极化、紫外曝光交联等步骤制作成二阶非线性光学薄膜。其中,用Z-N-TCF PR 1、Ali-N-TCF PR 1和3OH-N-TCF PR 1形成的膜,测试结果表明此类聚合物具有很好的取向稳定性,80?C加热200 h后r33保有初始值的90%以上。与AF-Z-PC MA 1-3和AF-Ali-PC MA 1-3相比,AF-3OH-PC MA 1-3最大的优点是双键的含量是可以控制的,如此就可以控制聚合物的交联度,在配制光刻胶溶液时就不用加入小分子的交联剂,减少了对器件性能的影响。综上,AF-Z-PC MA 1-3、AF-Ali-PC MA 1-3和AF-3OH-PC MA 1-3均可被用作为电光聚合物材料。
王皖君[9]（2012）在《硅基光波导开关研究》文中指出随着集成电路的飞速发展,传统的电互连技术在速度、带宽、功耗等方面遭遇了一系列瓶颈,严重的制约了集成电路的发展。片上光互连为这一技术难题的解决提供了一种可行的方案。基于SOI平台的硅光子技术,以其低廉的成本,广泛的材料来源,以及与现有的微电子加工平台良好的兼容性等方面的优势,在片上光互连系统的实现上有着得天独厚的优势,引起了学术界、产业界的广泛关注并在近十年得到了突飞猛进的发展。片上互连技术中的关键即把传统分立的光通信元器件在利用商业的CMOS工艺线在单片上实现,构建片上光网络,并和现有集成电路集成。在片上光网络中,和光源的产生、信号的调制、光网络路径切换、信号探测的相对应的关键元器件分别为激光器、光调制器、光开关、光探测器。本文的研究目的是设计并制作高性能光开关单元和基于多个光开关单元组合的多功能硅基光子集成器件。本文的贡献和创新主要在以下五个方面：1.设计分析和研制了一系列2×2硅基电光开关单元器件。利用国内杭州士兰0.8-μm的商业CMOS线制备了一种基本的2×2型光开关单元器件；并利用IME 0.18μm CMOS线制作了改进的级联兼具监测,衰减功能模块的2×2型光开关,实验测得：开关的速度小于6.8ns,在可变衰减器的辅助下,串扰可低于-24.5dB.对应的最大功耗为30.4mw,同时可以对光开关输出端口的光功率进行监测；针对硅基开关中存在的串扰问题,设计了一种级联型的串扰极低的光开关,理论上串扰低于-40 dB。2.设计分析和研制了1×N型硅基多路光开关单元器件。采用士兰0.8-μm商业CMOS工艺线制作了1×3型低串扰电光开关,串扰小于-21.1 dB,消光比大于21.1dB,开关的速度小于15.3 ns,功耗小于12.8 mw。3.针对多路开关中的相移臂过多,控制复杂的问题,提出了一种N×N型单一组合相移臂控制热光多路开关,仅需要控制一个单一组合相移臂即可完成所有开关状态的切换,结构简单,紧凑,控制方便等特点。采用IME 0.18-μm CMOS工艺线制作了单一组合相移臂控制的3×3型热光开关速度小于20μs,最大热功耗为97.5 mw,平均串扰-11.1 dB,该设计方案可以扩展到更多的端口也不需要增加额外的相移臂。4.设计分析和研制了一种多功能光子集成器件——四端口高速马赫曾德型电光路由器,它由4个级联1×3电光开关构成,可以实现4个端口中任意2个端口的同时链接,同时兼具广播功能,任何一个端口的信号都可以被均匀的广播到其他三个端口。采用0.18μm CMOS工艺线制作了此器件,在链接模式下,速度小于5.5 ns,功耗小于20 mw。5.理论上分析了一种偏振无关的基于填充电光聚合物的十字狭缝波导的电光相移臂,可为未来设计高速,低功耗,低偏振相关的电光开关服务,并给出了一种简单可行的加工制作方法。
肖司淼[10]（2010）在《基于狭缝波导的光器件研究》文中指出现代大容量、高速的光通信网络的发展离不开集成光子器件的应用。同时,光子器件的应用还渗透到如片上系统光互连、光伏、显示、传感等诸多领域。并向小型化、集成化、与节能化方向发展。硅材料以其高折射率差、低成本、有成熟的微电子制作平台等优势,越来越得到广泛关注,并取得了一系列重要的技术突破。然而其在有源器件的制作方面仍受限于本身的物理性质。为了利用硅材料卓越的无源特性和与微电子器件的兼容性,并弥补其物理性质的不足,近年来人们尝试通过其他材料与硅的混合集成实现优势互补。如将Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体激光器、探测器与硅器件混合集成,或通过狭缝波导这一特殊结构直接在硅波导上实现良好的有源特性。特别是后者,成本更低,实现更为简单。基于此,本论文概括了狭缝波导的基本原理和各项应用。针对目前研究现状,提出了自己的一些分析和实验尝试,主要创新和贡献在于：1.基于马赫-曾德干涉仪原理,通过在狭缝波导中填充电光聚合物的方法,提出了一种高速电光硅基光开关,长度几百微米,集总型电极下调制频率可达83GHz,功耗仅为37fJ／bit,均优于目前普遍研究的载流子色散型同类器件。2.针对长期以来硅基Y分叉型数字光开关性能不理想、尺寸过大的问题,同样通过聚合物的填充,提出了一种高速的紧凑型狭缝波导数字光开关。并探讨了多狭缝引入带来的性能改进。3.针对目前垂直型狭缝波导在刻蚀时工艺要求过高的问题,提出了一种利用反偏p-n结构成的改进电极结构。它能够在刻蚀深度不理想,甚至是脊型狭缝波导的情况下,保证两侧硅电极之间的电绝缘。具有工艺容差大,制作简单的特点。4.提出了基于垂直狭缝波导的对称和非对称的马赫-曾德型微流传感器,并采用折叠型波导设计,大大缩短了干涉型传感器的长度,理论上具有较高的传感灵敏度。分别采用欧洲纳电子研究机构IMEC的0.18μm工艺线和上海中芯国际的0.18μm工艺线代工制作,工艺水平居国内前列。5.尝试在实验室制作填充聚合物的水平狭缝波导,取得了一些阶段性结果,探讨了经验与不足。
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。
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 硅基波导光开关研究现状 |
| 1.2.1 硅基波导光开关发展现状 |
| 1.2.2 SOI波导b-WCM型数字式热光开关优势分析 |
| 1.3 古斯-汉欣位移研究现状 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 第二章 SOI波导b-WCM型数字式热光开关理论研究 |
| 2.1 导波模式反射中的一般理论模型 |
| 2.2 量子化GH效应与波导模式间关系的理论模型 |
| 2.3 量子化GH位移与IF位移关系的理论模型 |
| 2.4 利用双波导转角镜结构实现数字光开关操作的理论模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 SOI波导b-WCM型数字式热光开关性能模拟 |
| 3.1 SOI脊型波导尺寸参数 |
| 3.1.1 SOI脊型波导单模公式 |
| 3.1.2 SOI脊型波导单模条件模拟 |
| 3.2 量子化GH效应与波导模式之间的相关性模拟 |
| 3.3 量子化GH位移与IF位移关系模拟 |
| 3.3.1 导波模式有效折射率取值 |
| 3.3.2 转角镜材料折射率取值 |
| 3.4 双波导转角镜结构GH位移临界角模拟 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 SOI波导b-WCM型数字式热光开关器件设计 |
| 4.1 SOI波导WCM结构器件设计 |
| 4.2 SOI 波导b-WCM型双MMI 波导结构器件设计 |
| 4.3 SOI波导b-WCM型 MMI结构器件设计 |
| 4.3.1 初始输出端口位置 |
| 4.3.2 双镜间直波导尺寸设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 SOI波导b-WCM型数字式热光开关器件的加工制备和性能测试 |
| 5.1 SOI波导b-WCM型数字式热光开关加工制备 |
| 5.1.1 器件加工掩膜版设计 |
| 5.1.2 器件样品加工制备 |
| 5.2 SOI波导b-WCM型数字式热光开关性能测试 |
| 5.2.1 芯片样品测试前预处理 |
| 5.2.2 芯片样品实验测试 |
| 5.3 SOI波导b-WCM型数字式热光开关损耗来源分析与改进研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 集成光波导延迟线 |
| 1.2.1 延迟线原理 |
| 1.2.2 光延迟线分类 |
| 1.3 集成光开关 |
| 1.3.1 MZI热光开关工作原理 |
| 1.3.2 常见光开关材料 |
| 1.3.3 光开关性能参数 |
| 1.4 集成光波导延迟线国内外研究现状 |
| 1.5 本文结构安排 |
| 第二章 集成光波导理论基础 |
| 2.1 平板光波导的电磁场分析 |
| 2.2 矩形光波导基本理论 |
| 2.2.1 马卡悌尼解法 |
| 2.2.2 有效折射率法 |
| 2.3 数值方法 |
| 2.3.1 有限时域差分法(FDTD) |
| 2.3.2 光束传播法(BPM) |
| 2.4 模式耦合理论 |
| 2.5 热光效应 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 波导耦合器的设计与仿真 |
| 3.1 直波导的仿真分析与设计 |
| 3.1.1 截面尺寸的确定 |
| 3.1.2 直波导损耗的测定 |
| 3.2 3dB耦合器的仿真分析与设计 |
| 3.2.1 耦合间距与耦合长度的确定 |
| 3.2.2 S-bend的仿真分析 |
| 3.2.3 3dB耦合器的结构设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 MZI光开关的设计与仿真 |
| 4.1 有限元法(FEM) |
| 4.2 仿真模型的建立 |
| 4.3 单臂波导的热分布仿真分析 |
| 4.3.1 电极尺寸与位置对单臂波导温度分布的影响 |
| 4.3.2 上、下包层厚度对单臂波导温度分布的影响 |
| 4.4 双臂波导热分布的仿真分析 |
| 4.4.1 下包层厚度对双臂波导温度分布的影响 |
| 4.4.2 空气槽宽度对双臂波导温度分布的影响 |
| 4.5 MZI热光开关功能验证及仿真分析 |
| 4.5.1 MZI热光开关功能验证及结构优化 |
| 4.5.2 MZI热光开关性能参数仿真分析 |
| 4.5.2.1 MZI热光开关插损与消光比的仿真分析 |
| 4.5.2.2 无空气槽的MZI热光开关的仿真分析 |
| 4.5.2.3 有空气槽的MZI热光开关的仿真分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 集成光波导延迟线的设计与仿真 |
| 5.1 相邻光开关间距的仿真分析 |
| 5.2 弯曲波导的尺寸确定 |
| 5.3 4 比特集成光波导延迟线的设计 |
| 5.4 集成光波导延迟线的应用 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 集成光学综述 |
| 1.2 聚合物热光开关研究意义 |
| 1.3 聚合物热光开关研究进展 |
| 1.4 本论文主要工作与创新点 |
| 第2章 光波导器件理论基础 |
| 2.1 光波导模式理论基础 |
| 2.1.1 三层平板波导 |
| 2.1.2 矩形波导 |
| 2.2 热光效应 |
| 第3章 532nm波长低功耗热光开关研究 |
| 3.1 热光开光的设计 |
| 3.2 器件的制备与测试 |
| 3.2.1 实验制备 |
| 3.2.2 器件的表征与测试 |
| 3.3 器件的理论优化 |
| 3.3.1 光漂白结构 |
| 3.3.2 参数优化 |
| 3.3.3 优化后的结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 石墨烯辅助的一阶模式热光开关研究 |
| 4.1 一阶模式热光开关的设计 |
| 4.2 材料的选择 |
| 4.3 热光开关的仿真与计算 |
| 4.3.1 光场的模拟 |
| 4.3.2 热场的模拟 |
| 4.3.3 响应时间的计算 |
| 4.4 热光开关的优化 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 石墨烯辅助的模式选择开关的研究 |
| 5.1 模式选择开关的设计 |
| 5.2 材料的选择与参数的优化 |
| 5.3 模式选择开关的仿真与计算 |
| 5.3.1 光场的模拟 |
| 5.3.2 热场的模拟 |
| 5.3.3 响应时间 |
| 5.4 石墨烯电极结构的优化 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光开关发展现状 |
| 1.3 压电PZT薄膜的发展现状 |
| 1.4 本文的研究目的与研究内容 |
| 2 压电PZT薄膜驱动层的结构设计与仿真分析 |
| 2.1 压电PZT薄膜驱动层的结构设计及工作原理 |
| 2.1.1 压电PZT薄膜驱动层的结构设计 |
| 2.1.2 压电PZT薄膜驱动层的工作原理 |
| 2.2 压电PZT薄膜驱动层的建模及仿真 |
| 2.2.1 压电PZT薄膜驱动层的模型构建 |
| 2.2.2 压电PZT薄膜驱动层的仿真分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 压电PZT薄膜驱动层的工艺设计及制备 |
| 3.1 压电PZT薄膜驱动层制备工艺设计 |
| 3.1.1 工艺流程设计 |
| 3.1.2 掩膜版设计 |
| 3.2 压电PZT薄膜驱动层制备 |
| 3.2.1 压电PZT薄膜的制备 |
| 3.2.2 上电极的制备 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 压电PZT薄膜的性能测试 |
| 4.1 压电PZT薄膜形貌与结构表征 |
| 4.2 压电PZT薄膜电学性能测试及分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 全光通信网络及OCDMA技术 |
| 1.2 MMI型光波导器件的研究进展 |
| 1.2.1 位相调节领域的应用 |
| 1.2.2 波分复用领域的应用 |
| 1.3 光波导编码器的研究进展 |
| 1.4 本论文的主要工作 |
| 第2章 平面光波导器件基本理论 |
| 2.1 MMI的基本理论 |
| 2.1.1 MMI耦合一般成像规律 |
| 2.1.2 MMI耦合的成像位置和个数 |
| 2.2 热光开关的基本理论 |
| 2.2.1 工作机理及波导模式分析 |
| 2.2.2 热场分析 |
| 第3章 MMI型光波导编码器的理论设计 |
| 3.1 位相型编码器 |
| 3.1.1 位相型编码器基本结构 |
| 3.1.2 位相型编码器主要功能及仿真 |
| 3.2 波长型编码器 |
| 3.2.1 波长型编码器主要结构 |
| 3.2.2 波长编码器主要功能及仿真 |
| 第4章 MMI型光波导编码器的制备及测试 |
| 4.1 位相型光波导编码器的制备 |
| 4.1.1 氟化光敏聚合物材料 |
| 4.1.2 光波导编码器制备工艺 |
| 4.1.3 测试用PCB板的设计 |
| 4.2 器件测试及结果 |
| 第5章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 个人简介及科研成果 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光波导集成传感器件的研究背景 |
| 1.2 光集成传感器件分类及研究现状 |
| 1.2.1 光集成传感器件类型 |
| 1.2.2 光集成传感器件的研究进展 |
| 1.2.3 光集成传感器件的发展趋势 |
| 1.3 光波导集成器件的制备工艺和材料 |
| 1.3.1 制备工艺 |
| 1.3.2 主要材料 |
| 1.4 光集成传感器件的应用 |
| 1.5 本论文主要内容及创新点 |
| 第二章 平面光波导集成器件的理论基础 |
| 2.1 光波导模式理论 |
| 2.1.1 三层平板波导模式分析 |
| 2.1.2 有效折射率法求解矩形波导特征方程 |
| 2.2 热光波导开关的工作原理 |
| 2.2.1 热光效应 |
| 2.2.2 MZI型热光开关的工作原理 |
| 2.3 波导型传感器器件分析 |
| 2.4 MMI型波导器件工作原理 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 介质加载表面等离子体结构的氟化光敏聚合物热光开关阵列 |
| 3.1 波导材料的制备与特性表征 |
| 3.1.1 材料的制备 |
| 3.1.2 材料的特性表征 |
| 3.2 器件结构设计与模拟 |
| 3.3 器件的制备与形貌表征 |
| 3.3.1 器件的制备 |
| 3.3.2 器件的形貌表征 |
| 3.4 器件的性能测试 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 具有损耗补偿功能的氟化光敏型热光开关 |
| 4.1 掺铒共聚物材料的制备与特性表征 |
| 4.1.1 掺铒共聚物材料的制备 |
| 4.1.2 掺铒共聚物材料的特性表征 |
| 4.2 热光开关的设计与制备 |
| 4.2.1 器件的理论分析与模拟 |
| 4.2.2 器件的制备 |
| 4.3 器件形貌表征与测试 |
| 4.3.1 器件形貌表征 |
| 4.3.2 器件测试 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 金属包层定义型有源集成光波导器件及其传感特性研究 |
| 5.1 金属包层定义型波导器件的设计与制备 |
| 5.1.1 器件的设计 |
| 5.1.2 器件的制备 |
| 5.1.3 器件形貌表征 |
| 5.2 金属包层定义型波导器件测试结果与讨论 |
| 5.3 金属包层定义型波导器件传感区设计与测试 |
| 5.3.1 传感区的设计 |
| 5.3.2 传感功能的测试与讨论 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及博士期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 聚合物光波导简介 |
| 1.1.1 光波导概述 |
| 1.2 聚合物波导材料的基本要求 |
| 1.2.1 折射率 |
| 1.2.2 光损 |
| 1.2.3 加工性能和机械性能 |
| 1.3 聚合物光波导材料分类 |
| 1.3.1 传统光学聚合物 |
| 1.3.2 光波导材料聚合物 |
| 1.4 聚合物光波导器件的制作工艺 |
| 1.4.1 光刻胶模板法 |
| 1.4.2 直接光刻法 |
| 1.4.3 软光刻法 |
| 1.5 聚合物光波导材料于光学开关中的应用 |
| 1.5.1 T-O开关 |
| 1.5.2 E-O调制器和开关 |
| 1.6 本论文设计思路及主要内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 环氧类含氟聚碳酸酯波导材料的合成及在热-光开关中的应用 |
| 2.1 用作热-光开关的含 4,4-二羟基二苯环己烷的氟化聚碳酸酯的合成与表征 |
| 2.1.1 实验药品 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.1.3 合成部分 |
| 2.1.4 聚合物薄膜的制备 |
| 2.1.5 结果与讨论 |
| 2.2 用作热-光开关的含 3-（三氟甲基）-[1,1-联苯]-2,5-二醇的光学透明的高折射率氟化聚碳酸酯的合成与表征 |
| 2.2.1 实验药品与仪器 |
| 2.2.2 合成部分 |
| 2.2.3 聚合物薄膜的制备 |
| 2.2.4 波导器件的制备 |
| 2.2.5 结果与讨论 |
| 2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 含有脂肪族/芳香族的含氟聚碳酸酯材料的合成及在热-光开关中的应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验药品与仪器 |
| 3.2.2 合成部分 |
| 3.2.3 聚合物薄膜的制备 |
| 3.2.4 波导器件的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 聚合物AF-Ali-PC EP和AF-Ar-PC EP的合成与表征 |
| 3.3.2 交联薄膜的性能表征 |
| 3.3.3 条形光波导及光学损耗测试 |
| 3.3.4 MZI型热-光开关波导阵列及其热-光性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 双键类含氟聚碳酸酯材料的合成及其于电光聚合物中的应用 |
| 4.1 双键封端含氟聚碳酸酯材料的合成及其于电光聚合物中的应用 |
| 4.1.1 实验药品与仪器 |
| 4.1.2 合成部分 |
| 4.1.3 结果与讨论 |
| 4.2 多双键含氟聚碳酸酯材料的合成及其于电光聚合物中的应用 |
| 4.2.1 实验药品与仪器 |
| 4.2.2 合成部分 |
| 4.2.3 结果与讨论 |
| 4.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结 |
| 作者简介 |
| 攻读博士期间发表论文 |
| 致谢 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 图目录 |
| 表目录 |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 硅基光子学的发展 |
| 1.3 硅基光开关的研究现状和发展趋势 |
| 1.3.1 硅基光开关的研究现状 |
| 1.3.2 硅基光开关的发展趋势 |
| 1.4 本论文工作的研究思路 |
| 参考文献 |
| 2 2 ×2 型光开关单元的研究 |
| 2.1 基本2×2光开关单元的研究 |
| 2.1.1 2×2光开关的设计 |
| 2.1.2 2×2光开关的制作 |
| 2.1.3 2×2光开关的测试及结果 |
| 2.2 2×2型级联光衰减器和光功率监测器的电光开关 |
| 2.2.1 光功率监测器和光衰减器 |
| 2.2.2 集成光功率监测和光功率可调衰减的功能模块的2×2光开关的设计 |
| 2.2.3 器件的加工 |
| 2.2.4 器件的测试及测试结果 |
| 2.3 超低串扰的干涉型2×2电光开关 |
| 2.3.1 基于载流子色散效应的干涉型器件的串扰问题 |
| 2.3.2 超低串扰的干涉型2×2电光开关的设计 |
| 2.3.3 开关的设计和制作 |
| 参考文献 |
| 3 1×N和N×N型多路光开关研究 |
| 3.1 1×N型光开关研究—1×3马赫曾德型高速电光开关 |
| 3.1.1 1×N型光开关的研究背景 |
| 3.1.2 1×3型电光开关的设计 |
| 3.1.3 1×3型电光开关的加工及测试结果 |
| 3.1.4 测试结果的分析讨论 |
| 3.2 N×N型光开关研究----单一组合相移臂控制的3×3型热光开关研究 |
| 3.2.1 单一组合相移臂控制的多路光开关的设计 |
| 3.2.2 器件的制作 |
| 3.2.3 单一组合相移臂控制的3×3热光开关的测试和结果 |
| 3.2.4 单一组合相移臂控制的3×3热光开关测试结果及分析讨论 |
| 参考文献 |
| 4 光路由器研究 |
| 4.1 四端口高速马赫曾德型电光路由器 |
| 4.1.1 1×3电光开关的小型化实现 |
| 4.1.2 四端口高速马赫曾德型电光高速路由器的设计 |
| 4.1.3 四端口高速马赫曾德型电光高速路由器的制作 |
| 4.1.4 四端口高速马赫曾德型电光高速路由器的测试和表征 |
| 4.2 四端口单一组合相移臂控制四端口热光路由器 |
| 4.2.1 四端口单一组合相移臂控制的热光路由器的设计 |
| 参考文献 |
| 5 光开关相移臂的研究 |
| 5.1 基于填充电光聚合物的十字狭缝波导电光相移臂的研究 |
| 5.1.1 单狭缝波导及十字狭缝波导 |
| 5.1.2 基于填充电光聚合物的十字狭缝波导电光相移臂的研究的设计和仿真 |
| 5.1.3 十字狭缝波导的制作流程设计 |
| 参考文献 |
| 6 总结和展望 |
| 6.1 硅基光开关研究总结 |
| 6.1.1 本论文内容总结 |
| 6.1.2 硅基光开关研究过程简介 |
| 6.1.3 硅基光开关研究中的问题 |
| 6.2 工作中的不足和展望 |
| 7 作者简历及攻读博士学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 目次 |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 集成光学的发展动向 |
| 1.3 硅基光子学和混合集成的研究现状 |
| 1.3.1 硅基光子学 |
| 1.3.2 混合集成 |
| 1.4 狭缝波导的提出与研究现状 |
| 1.4.1 狭缝波导的概念及基本性质 |
| 1.4.2 狭缝波导的应用 |
| 1.5 本论文的研究意义和工作内容 |
| 参考文献 |
| 2 基于马赫-曾德结构的干涉型狭缝波导光开关 |
| 2.1 马赫-曾德干涉型2×2光波导开关的基本原理 |
| 2.2 多模干涉自映像效应 |
| 2.3 聚合物材料的电光效应 |
| 2.4 马赫-曾德干涉型狭缝波导光开关的设计 |
| 2.4.1 器件结构参数设计 |
| 2.4.2 工作机理及结果分析 |
| 参考文献 |
| 3 数字型狭缝波导光开关 |
| 3.1 数字型光开关的工作原理 |
| 3.2 单狭缝数字型狭缝波导光开关的设计 |
| 3.3 多狭缝数字型狭缝波导光开关的设计 |
| 参考文献 |
| 4 狭缝波导电极的改进研究 |
| 4.1 狭缝波导的电极 |
| 4.2 半导体pn结原理 |
| 4.3 反偏pn结型狭缝波导改进电极 |
| 4.3.1 理想的狭缝波导电极 |
| 4.3.2 刻蚀深度不理想的狭缝波导电极 |
| 4.3.3 改进的反偏p-n结型狭缝波导电极 |
| 参考文献 |
| 5 狭缝波导微流传感器的设计与制作 |
| 5.1 集成光学微流传感器 |
| 5.2 狭缝波导微流传感器的设计 |
| 5.2.1 狭缝波导微流传感器 |
| 5.2.2 波导结构设计 |
| 5.2.3 非对称马赫-曾德型微流传感器的设计 |
| 5.3 器件制作与测试 |
| 5.3.1 代工制作方案 |
| 5.3.2 端面耦合测试系统 |
| 5.3.3 光栅耦合测试系统 |
| 5.3.4 测试结果及分析 |
| 参考文献 |
| 6 聚合物-硅混合集成水平狭缝波导的制作 |
| 6.1 水平狭缝波导的制作 |
| 6.2 聚合物-硅混合集成方案 |
| 6.3 聚合物-硅混合集成水平狭缝波导的制作 |
| 6.3.1 粘合实验 |
| 6.3.2 腐蚀和压力验证 |
| 6.3.3 存在问题及解决方案 |
| 参考文献 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 存在的不足及展望 |
| 作者简历及攻读博士学位期间的研究成果 |
