新型电光调制器中多包层波导特性分析

摘要

无论是建设高速密集波分复用光纤网，还是实现光纤到户，都需要有廉价的光电子器件作为支持。可是光调制器昂贵的价格严重制约了光通信的推广和应用。因此无论是从目前干线网的需求，还是从长远的光纤到户的要求上来看，都需要探索、研究出性能优良，价格低廉的高速电光调制器。 本论文主要研究了一种新型高速电光调制器的重要组成部分一多包层波导的基本特性，主要工作和创新点如下： 1.阅读了大量国内外文献，掌握了新型电光调制器的原理、研究意义及发展现状，研究分析了多包层光波导目前的应用进展和具体的分析方法。 2.深入分析新型电光调制器的重要组成部分一多包层光波导的特性；推导出调制器中四包层光波导结构的特征方程，分析包含ITO、聚合物的多包层光波导的传输常数及其模场分布，获得了第一包层厚度、ITO电极厚度和聚合物薄膜镀制厚度的最佳取值范围；分析了该多包层光波导的色散特性，并获得了相对应的色散曲线，研究色散对多包层光波导的影响。 3.分析了包含ITO、聚合物的多包层光波导中写入光纤光栅并加上调制电压后聚合物的折射率，调制电压与折射率变化三个分量的关系，并获得了光纤光栅谐振波长的变化规律；分析了外加调制电压的大小对光纤光栅谐振波长的影响，由此计算得到满足消光比条件下的最小调制电压，为基于光纤光栅多包层光波导结构的新型电光调制器的制作参数提供了理论基础。 4.进行了多包层光波导的相关实验，确定了光纤轴向侧面研磨来获得所需多包层光波导第一包层的实验方案，获得了第一包层厚度变化以及外包层折射率变化情况下，多包层光波导纤芯芯层所写入光纤光栅谐振波长和相关特性的变化规律，为基于光纤光栅多包层光波导结构的新型电光调制器的制作参数提供了实验依据。

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致谢

1 绪论

1.1研究高速电光调制器的意义

1.2高速电光调制器的发展现状

1.3有机聚合物电光调制器的研究进展

1.4多包层光波导的应用进展

1.5本文的主要工作

2 基本原理

2.1多包层光波导理论基础

2.2新型聚合物调制器原理

2.3 ITO金属电极特性

2.4有机聚合物电光材料特性

2.5本章小结

3 多包层结构理论分析与仿真结果

3.1传输常数计算的模型及推导

3.2多包层光波导功率限制因子的计算

3.3传输常数及模场分布的求解计算

3.4第一包层厚度的影响

3.5多包层光波导的多模情况

3.6 ITO金属电极和聚合物薄膜厚度的影响

3.6.1 ITO电极厚度对传输常数的影响

3.6.2聚合物厚度对传输常数的影响

3.7多包层光波导的色散分析

3.8本章小结

4 写入光纤光栅的多包层波导特性

4.1光纤光栅的应用进展

4.2聚合物的折射率、调制电压与折射率变化三个分量的关系

4.3调制电压对传输常数的影响

4.4调制电压对谐振波长的影响

4.5本章小结

5 多包层光波导实验及分析

5.1多包层光波导第一包层的制备

5.1.1试验设备

5.1.2实验框图

5.1.3研磨过程的工艺分析

5.2 ITO电极的制备

5.3实验结果分析

5.3.1光栅研磨及抛光前后对比

5.3.2第一包层厚度变化对光栅光谱特性的影响

5.3.3外包层折射率变化对光纤光栅谐振波长的影响

5.4本章小结

6 结论

参考文献

作者简历