收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

陈列波导光栅的理论建模与优化设计及其实验研究

戴道锌  
【摘要】:阵列波导光栅(AWG)是一种典型的集成型光波导器件,具有优越的性能和广泛的应用前景。本文对AWG的特性进行了深入研究,提出了新的有效数值模拟方法与优化设计,改进了AWG的性能,并完成了相关的实验和测试。 由于集成光波导器件的特殊性,数值模拟计算在器件的设计中占据非常重要的地位,建立有效可靠的模拟平台是一项非常关键的工作。本文首先介绍了光波导基本理论,总结了用于光波导模场分析的解析方法和数值方法。在均匀格点的基础上,给出了基于柱坐标的全矢量非均匀格点有限差分方法(FDM),并采用了完美匹配层(PML)边界条件。所得FDM公式具有通用性和统一性,可以衍生出多种特殊情形的FDM,如均匀格点FDM、直角坐标FDM等。因此几乎可用于所有复杂波导结构(包括弯曲波导)模式特性分析。给出了基于PML边界条件的二维/三维束传播方法(BPM),将柱坐标下的二维近轴BPM推广到广角BPM。基于这些数值方法对光波导的特性进行了研究:首先,利用FDM对硅绝缘体材料(SOI)脊型波导模式进行了研究,从而进一步确定了其单模条件中常数c的取值。其次,对SOI脊型波导的偏振特性进行了研究,对参数做了归一化,确定了无偏振结构相关参数(脊宽、脊高)的选取规则,为下一步设计偏振不敏感的SOI光波导器件奠定了一定基础。如何减小弯曲半径以提高集成度也是集成光波导器件的重要研究问题。通过研究多模弯曲波导的特性,本文提出了利用多模弯曲波导实现低损耗基模传输的方法,一定程度上减小了弯曲半径,能够提高集成度。 对AWG的模拟方法进行了总结和改进,提出了几种新的模拟方法。首先给出了基于高斯近似的简单模拟方法、基于直角坐标BPM的分区模拟方法。提出了基于柱坐标BPM的全局模拟方法,研究了输出波导弯曲部分对AWG频谱响应(尤其是旁瓣大小)的影响,并得到了实验结果的验证。发展了一种基于基尔霍夫衍射公式的AWG三维模拟方法,其中基尔霍夫衍射公式用于计算自由传输区(FPR)中的光场传播,并针对AWG的特殊结构,提出了一种精确的二维等效模型,克服了传统EIM的局限性。提出了一种结合三维BPM和二维基尔霍夫衍射公式的AWG三维精确模拟方法。对于输入FPR和阵列波导的连接邻域内的模拟,采用极坐标BPM,从而能够方便准确地计算出各阵列波导的耦合系数。而对于输出FPR和阵列波导的连接邻域内的模拟,采用常规直角坐标BPM进行模拟,且计算区域只仅需包含几条阵列波导,因此具有高效率的优点。利用以上几种模拟方法,本文分析了AWG特性:(ⅰ)利用高斯近似模拟方法研究了工艺误差对AWG器件性能的影响;(ⅱ)利用直角坐标BPM的分区域模拟方法研究了AWG中由于阵列波导之间耦合引入的位相畸变;(ⅲ)利用基于基尔霍夫衍射公式的3D模拟方法对SOI基AWG中FPR的多模效应进行了研究,并提出了减小多模效应的结构设计和方法。最后,提出了一种基于纳米Si波导的超小尺寸交叠式AWG结构,推导了确定阵列波导各参数的公式,并给出了设计布局图和模拟频谱响应图。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 尤全;崔晟;刘德明;万助军;刘小英;莫槟诚;;多信道动态色散补偿器的研究进展[J];光通信研究;2011年04期
2 伏启龙;;齐齐哈尔地区如何有效利用光缆资源的讨论[J];黑龙江科技信息;2011年22期
3 夏羽;曾华燊;高志江;申志军;;下一代光核心负载均衡分组交换机研究[J];计算机学报;2011年07期
4 杨淑雯;;OCDMA技术的研究现状及发展[J];光通信技术;2011年08期
5 李德禄;马杰;;聚合物AWG器件带来光通信事业变革[J];中国科技信息;2011年13期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
11 ;[J];;年期
12 ;[J];;年期
13 ;[J];;年期
14 ;[J];;年期
15 ;[J];;年期
16 ;[J];;年期
17 ;[J];;年期
18 ;[J];;年期
19 ;[J];;年期
20 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 伍能;;几种新型的OADM[A];广西光学学会2002年学术年会论文集[C];2002年
2 戴道锌;刘柳;盛振;何赛灵;;基于Si纳米光波导的新型阵列波导光栅的研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
3 鲁平;刘德明;阎嫦玲;张江山;;新型直波导阵列波导光栅的设计与仿真[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集(E 光电子器件技术专题)[C];2006年
4 贾科淼;唐衍哲;李柏阳;杨建义;江晓清;吴亚明;王跃林;;采用MMI结构研制具有平顶谱特性的AWG[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
5 刘德明;阎嫦玲;鲁平;;自聚焦平板波导透镜及其应用[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集(E 光电子器件技术专题)[C];2006年
6 郭爱煌;;基于AWG的OXC波长传输路由确定[A];全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议(OFCIO’2003)论文集[C];2003年
7 李晗;马春生;张海明;徐元哲;秦正坤;鄂书林;张大明;;17×17聚合物阵列波导光栅波分复用器的研制[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年
8 阎嫦玲;刘德明;鲁平;;基于自聚焦平板波导的新型AWG理论研究[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集(E 光电子器件技术专题)[C];2006年
9 安俊明;李俊一;吴远大;李健光;王红杰;胡雄伟;;基于SOI AWG的单纤三向器研制[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年
10 张海明;张大明;秦政坤;张希珍;马春生;;基于氟化聚合物(PFS-co-GMA)的33×33阵列波导光栅波分复用器[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 郎婷婷;基于新型阵列波导光栅的波分复用和接入网平面波导器件[D];浙江大学;2009年
2 戴道锌;陈列波导光栅的理论建模与优化设计及其实验研究[D];浙江大学;2005年
3 黄华茂;基于硅纳米线的阵列波导光栅研究[D];华中科技大学;2010年
4 盛振;硅基微纳光波导集成型滤波器与光电探测器研究[D];浙江大学;2010年
5 鲁平;新型阵列波导器件的理论与实验研究[D];华中科技大学;2005年
6 周立兵;硅基二氧化硅型阵列波导光栅的研制[D];华中科技大学;2005年
7 李德禄;聚合物阵列波导光栅的温度特性和无热化[D];吉林大学;2008年
8 文泓桥;光栅型平面光波导波分复用器件的研究[D];浙江大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘元;硅基纳米线阵列波导光栅的研究[D];华中科技大学;2011年
2 谭震宇;650nm聚合物阵列波导光栅波分复用器的基础研究[D];吉林大学;2012年
3 林旭峰;基于硼锗共掺上包层的阵列波导光栅波分复用器件研制[D];浙江大学;2011年
4 白刃;硅光子线阵列波导光栅(AWG)器件的研究[D];浙江大学;2011年
5 刘辛;阵列波导光栅(AWG)的仿真与研制[D];华中科技大学;2005年
6 李晗;聚合物阵列波导光栅的带宽平坦性分析及实验研究[D];吉林大学;2006年
7 刘海平;紫外写入法制作阵列波导光栅的理论研究[D];吉林大学;2008年
8 吴飞;聚合物阵列波导光栅的设计与工艺实验[D];华中科技大学;2005年
9 陈长鸣;紫外固化型聚合物阵列波导光栅(AWG)器件的研制[D];吉林大学;2007年
10 李蕾;聚合物阵列波导光栅的设计与制备测试[D];吉林大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前9条
1 中国电信集团北方电信有限公司 胡静余;WDM-PON:1G带宽如何打造[N];通信产业报;2009年
2 彭鑫 陈颖禧;安捷伦重塑“惠普之道”[N];中国高新技术产业导报;2001年
3 ;光网络中的高速节点设备[N];人民邮电;2000年
4 ;华南崛起光器件制造业[N];人民邮电;2001年
5 吴映红;半导体光放大器应用广泛[N];中国电子报;2000年
6 记者 姚传富;华为烽火首次展示1.6T样机[N];人民邮电;2001年
7 记者 陈峰华;两项目获贴息补助850万元[N];嘉兴日报;2009年
8 王韶韵 李美琴;嘉兴工业园区为企业提供全方位优质服务[N];嘉兴日报;2009年
9 本报记者 于尚民;江苏俊知传感技术:物联网制造业急先锋[N];通信产业报;2011年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978