全内反射光开关列阵与多模光干涉器的集成化研究

摘要

此该文研究的主要方向就是弱限制和渐变边界结构在MMI方面的应用分析.为此该文首创了传播常数偏差判定法,它直接从自映像的机理出发,对干涉区内各阶模传播常数的排列情况进行分析,以此来判断自映像的效果.用这个方法分析上述两种结构的结论是,弱限制和凸的渐变边界结构不仅可以应用在MMI干涉器上,而且都能够在一定程度上改善自映像的效果,在增加MMI干涉器与其他器件的兼容性的同时提高其性能:1.对弱限制结构的进一步分析表明,在某个特定的拆射率差下自映像的效果最好.为了求出这个最佳折射率,该文以减少高阶模、近截止模式的传播常数偏差为出发点,推导出了求解最佳折射率差的公式,这个公式的结果是目前所见文献中最好的.2.在凸形渐变边界结构的分析中,提出了基于指数的渐变边界和梯形截面两种新型结构的干涉区.前者在合适的参数下可以实现近似理想的自映像,具有很强的理论指导意义;后者虽在性能方面比不上前者,但在实际工艺的可实现性方面具有很大优势.

目录

文摘

英文文摘

第一章研究背景与课题的提出

§1.1引言

§1.2集成式光子器件概述

1.2.1目前阶段光子集成的主要候选材料

1.2.2目前阶段光子集成的主要技术

§1.3集成式光子器件进展

1.3.1多波长光源

1.3.2 WDM的实现

1.3.3光开关列阵

1.3.4 OADM芯片

1.3.5其他—小系统集成

§1.4本论文工作

参考文献

第二章全内反射光开关/列阵设计

§2.1正交结构全内反射光开关列阵简介

§2.2载流子引起的折射率改变分析

2.2.1能带填充效应

2.2.2带隙缩小效应

2.2.3自由载流子吸收效应

2.2.4三种效应的迭加效果分析

§2.3正交结构TIR光开关的优化

2.2.1弯曲连接的优化

2.2.2非对称Y分支结构的优化

2.2.3.4×4光开关列阵的参数计算

§2.4结论

参考文献

第三章多模干涉器集成化研究

§3.1多模干涉器的基本原理

3.1.1多模干涉器概述

3.1.2自映像效应

3.1.3三层对称平板波导内的自映像效应

3.1.4多模干涉功分器的可集成性分析

§3.2弱限制波导结构多模干涉功分器

3.2.1弱限制结构的提出

3.2.2弱限制结构的优化设计

3.2.3优化后的弱限制结构性能评估

§3.3渐变边界波导结构多模干涉功分器

3.3.1渐变边界结构实现多模干涉器的可行性分析

3.3.2两个渐变边界波导结构多模干涉器例子的分析

3.3.3三种波导结构多模干涉器评估

§3.4结论

参考文献

第四章器件制作及测试

§4.1 4×4光开关列阵材料设计及制作工艺

4.1.1材料设计

4.1.2 TIR光开关工艺流程

§4.2测试系统简介

§4.3测试结果

4.3.1光开关

4.3.2 MMI功分器

§4.4结果与讨论

参考文献

第五章总结

致谢

附录：攻读博士期间发表的论文和专利申请情况