用于光纤陀螺中的电光调制器的设计

摘要

高速电光调制器是大容量光纤传输网络和高速光电信息处理系统中的关键器件，由于我国对高速电光调制器核心技术掌握得非常少，所以研究开发具有自主知识产权的高速电光调制器产品，有利于我国光电子产业的长远发展。因此本文选取铌酸锂电光调制器为研究对象，在介绍国内外发展与应用动态的基础上，结合本实验室的具体要求，尝试提出新的电光调制器结构
　　在对光波导结构参数的设计中，讨论了计算电磁场的几种方法，并重点分析了FD-BPM法的原理和适用范围，最后利用FD-BPM对Mach-Zehnder（M-Z）结构光波导进行了模拟分析，得到光强和功率传输曲线等数据，综合分析获得了光波导的优化参数。
　　电极结构是设计电光调制器的另一个关键技术，本论文利用美国特拉华大学提供的一个免费的保角变换（SC）工具包编写程序对电极结构进行了完整的模拟分析。分析表明，采用厚金电极、脊波导结构、低折射率的缓冲层以及脊形波导结构等方法可以在不同程度上改善调制器的性能，但它们对调制带宽、阻抗匹配和导体损耗的影响是不同的，在实际设计时应该综合考虑。
　　最后结合电光调制和传输线理论，本论文还对电光调制器的速度失配和传输损耗对输出光脉冲的影响作了定量分析，表明速度失配会使光脉冲峰值下降、使脉冲宽度增加，而损耗只使脉冲峰值下降，但脉冲不展宽；另一方面对频域响应的研究表明传输损耗和电极长度对频率响应影响很大，由于多种影响因素的综合结果，调制器各参数与带宽以及所需最大功率功率之间的关系不是简单的单调关系。

目录

用于光纤陀螺中的电光调制器的设计

DESIGN OF ELECTRO-OPTIC MODULATOR OF FIBER OPTIC GYRO

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 本文的主要工作

1.3 本章小结

第2章 电光调制器

2.1 电光调制的物理基础

2.2 自由空间中的LiNbO3晶体电光调制

2.3 LiNbO3波导电光调制器

2.4 本章小结

第3章 光波导的设计方法与设计方案

3.1 FD-BPM的原理

3.2 Mach-Zehnder波导中光波的FD-BPM分析

3.3 光波导的设计方案

3.4 本章小结

第4章 电极的分析设计方法和设计方案

4.1 波导调制器电极的结构

4.2 行波波导调制器的基本模型

4.3 准静态分析方法

4.4 特征参量的模拟分析

4.5 半波电压的模拟分析

4.6 本章小结

第5章 LiNbO3波导调制器的电光响应

5.1 MZ电光调制器的输出响应原理

5.2 输出信号的时域响应分析

5.3 输出信号的频域响应分析

5.4 设计方案

5.5 本章小结

结论

参考文献

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

攻读学位期间发表的学术论文

致谢