脊型弯曲波导结构设计及其传输性能的数值研究

摘要

集成光学作为当前活跃在光电子学领域的前沿学科,近几年得到了迅速的发展,作为集成光学中的基础部分—波导,也需要改进和完善以满足信息发展的大容、高速度和集成化的要求。在绝大多数的光集成器件和集成电路中要求改变光路,如Mach–Zehnder调制器、干涉仪、模数转换器、光功分器和模式转换器等,波导的弯曲损耗是衡量光器件的重要指标,因此设计一种传输损耗小、微型化的波导结构是促进集成光学进一步发展的重要任务。
　　目前,常用于片上和片间光互连的弯曲波导结构主要采用传统的S型、正余弦型、直接弯曲型和圆弧型结构,然而这些传统结构在功耗、互连密度上还不能满足飞速发展的信息科学。本文利用分段耦合效应,提出了强限制型分段波导。在简化分段转折区的情况下,运用连续和正交关系得到分段长度和每段转折处的辐射传播常数函数,分析得到分段长度与转折角度和转折段数有关,波导损耗是每个分段转折波导长度的振荡函数。通过对强限制型SOI波导的仿真验证了分段长度和转折角度与分段段数的关系,并且这种强制型波导相对于前面研究的弱导而言,具有更小的面积和更好的传输效率。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2光波导国内外发展现状

1.3研究意义

1.4本文的主要工作内容和安排

第二章 理论基础

2.1麦克斯韦方程

2.2波导中的传播模式

2.3光波导损耗

2.4波导理论分析方法

第三章 SOI脊型弯曲波导

3.1 SOI脊型单模结构

3.2 直接弯曲结构

3.3 SOI脊型波导的分段长度

第四章 SOI脊型直接弯曲波导的性能仿真

4.1两种分段形式的对比

4.2直接弯曲波导与其他弯曲结构的性能对比

4.3直接弯曲波导结构的灵活性

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1本文总结

5.2工作展望

致谢

参考文献