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载流子注入型MMI光开关设计

高晴  
【摘要】:随着光纤通信技术的不断发展,光开关作为光通信系统的核心器件,它的作用也日益突出。光开关可以应用在光交叉互联(OXC)、光分插复用(OADM)以及自愈保护等中。 目前所提出的很多光开关都能够达到较小的串扰、损耗和偏振依赖性,但是它们的开关速度大部分都不够快,主要为ms量级。如果采用载流子注入的调制方式,开关速度主要取决于载流子的寿命,开关速度容易达到ns量级,甚至更快。基于GaAs和InP系列化合物半导体材料的光波导器件是高速光开关研究的主要方向。 基于自映像效应的多模干涉型器件(MMI)具有结构紧凑、插入损耗低、制作工艺简单和容差性好等特点,成为集成光学器件中具有广泛应用前景的重要器件,近年来深受国内外研究人员的普遍关注。 本论文首先对多模波导的自映像效应和载流子注入对折射率影响的效应进行分析,并且在此基础上提出了一种新型的2×2和3×3载流子注入MMI光开关结构,同时对双波长的光开关也做了一定的研究。然后利用Beamprop软件对所设计的光开关进行仿真和优化,最后模拟得到的光开关性能较好:对于2×2MMI光开关,消光比为-48de,器件附加损耗为0.05dB;对于3×3MMI光开关,消光比为-45dB,器件附加损耗为0.15dB。模拟结果达到了最初的设计目的,表明这种结构的2×2和3×3MMI光开关的设计是可行的。 此外,我们还在具体的工艺制作方面进行了探索和实验,期望能为实验室的高速光开关研究项目打下坚实的基础,并且希望最后制作完成的光开关能有较好的性能。


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