光波导阵列电光扫描系统光利用率的研究

摘要

光波导阵列电光扫描器具有扫描范围大、扫描频率高、控制电压低、系统体积小等优点，在光学雷达、激光通信、激光制导和激光显示等军用与民用领域具有广阔的应用前景。本文对光波导阵列电光扫描系统的光利用率进行实验和理论研究。
　　本研究主要内容包括：⑴搭建了实验系统，测量了光波导阵列电光扫描系统光利用率，分析得到了影响其光利用率的主要因素，即：单模光纤-光波导阵列耦合和光波导阵列芯片光利用率。⑵对单模光纤-光波导阵列光耦合系统进行了研究。介绍了光纤耦合系统的光耦合损耗和常见的耦合方式，利用光波导设计分析软件模拟了四种光耦合模型，结果表明平端光纤直接耦合和自聚焦透镜耦合的耦合效率较高。⑶分析了影响光波导阵列芯片光利用率的因素，即：光波导阵列模式泄漏损耗和材料的吸收损耗。模拟了在衬底和光波导阵列之间生长一层低折射率的隔离层来减小模式泄漏损耗，结果表明采用隔离层的光波导阵列芯片可使泄漏损耗从总输入功率的38％降低至2%。⑷研究了光波导阵列各部分介质的消光系数与吸收损耗的关系，获得了各介质的消光系数。在此基础上，提出了在包层和芯层之间生长过渡层的方法来减小吸收损耗。模拟结果表明：采用过渡层的光波导阵列芯片光利用率为未采用过渡层的1.78倍。⑸研究了各扫描芯片模型的扫描光场，提出了一种在衬底和光波导阵列之间增加吸收层的方法来改善扫描光场。模拟结果表明：吸收层能够降低边瓣，改善扫描光场。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与结构安排

第二章 光波导阵列电光扫描系统光利用率分析

2.1 光波导阵列电光扫描系统的工作原理

2.2 光波导阵列电光扫描系统的光利用率

2.3 扫描系统光利用率的实验研究

2.4 本章小结

第三章 单模光纤-光波导阵列耦合研究

3.1 单模光纤-光波导阵列的耦合损耗

3.2 光耦合方式的分类

3.3 模拟研究耦合效率的方法

3.4 提高耦合效率的模拟研究

3.5 本章小结

第四章 光波导阵列芯片光利用率的研究

4.1 影响光波导阵列芯片利用率的因素

4.2 芯片参数与其光利用率的研究

4.3 提高光波导阵列芯片光利用率的研究

4.4 光波导阵列芯片光利用率与扫描光场

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

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