多模干涉Mach-Zehnder半导体光开关的设计与分析

摘要

本论文以Mach-ZehnderSOI半导体光开关作为研究对象，针对其中多模干涉耦合器，采用光束传播法(BPM)和透明边界条件(TBC)进行研究和设计，给出了结构参数和工作波长对开关性能如调制深度和插入损耗的影响。　　本文设计和研究的Mach-ZehnderSOI半导体光开关有两种，一种是普通的多模干涉耦合器(1×2)，其中波导区的宽度不变；另一种是超紧缩多模干涉耦合器(1×2)，其中波导区的宽度是变化的。器件的工作波长选择为光通讯系统的两个低衰减波长1.3μm和1.55μm。通过综合分析多模干涉耦合器的结构参数(长度、宽度等)对器件性能的影响来达到优化光开关性能的目的。对上述两种光开关的性能进行了比较。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Mach-Zehnder光开关的各项参数，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。

目录

文摘

英文文摘

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第一章概述

§1.1集成光电子技术的发展

§1.2半导体光开关的种类及发展

§1.3本文的研究内容

第二章半导体光波导的基本原理

§2.1序言

§2.2平板光波导

§2.2脊形光波导

第三章Mach-Zehnder半导体光开关

§3.1序言

§3.2多模干涉器件的基本原理

§3.3多模干涉器件的容差分析

§3.4 Mach-Zehnder半导体光开关

第四章光束传播方法

§4.1 BPM的特点及其发展

§4.2 BPM基本原理

§3.3 BPM方法常用边界条件

§3.4基于BPM的虚轴传播原理

第五章多模干涉Mach-Zehnder半导体光开关的设计及其性能分析

§5.1 SOI半导体光开关的设计

§5.2 SOI脊型光波导的性能分析

§5.3 Mach-Zehnder型半导体光开关的模拟与分析

主要结论

参考文献

致 谢