基于新型纳米波导的硅基片上主动偏振及偏振分束器件研究

论文摘要

随着信息科学的飞速发展,人们对信息传递的速度及电子产品的智能化有着越来越高的要求。光子集成技术在光互连、智能传感等前沿领域扮演着越来越重要的角色,尤其是硅基光子集成器件,凭借尺寸小、集成度高且其制作工艺能够与高度成熟的CMOS工艺相兼容等优点,获得工业界与学术界的双重青睐。然而,硅基纳米波导中的偏振问题一直都在阻碍着应用的进一步发展。本文基于新型硅基纳米波导,利用光波导的耦合模理论,设计并制备了两种新型的偏振调控器件。本文以解决硅波导的偏振问题为目标,以光学仿真及纳米制备为手段,针对偏振调控器件的设计开展了一系列的研究工作。论文的主要研究工作如下:1.本文介绍了SOI硅基纳米波导及其对于提高光路集成度的重要性,并着重讲解了硅纳米光子集成中的偏振问题。对光场在波导中的传输原理做了详细的介绍,并分析了波导传输时的耦合模理论。此外,对几种用来计算波导截面的模场分布和光场的传输特性的实用的数值仿真方法做了讲解,并给出了软件仿真过程中边界条件是如何进行设置的。2.本文基于硫系相变材料Ge2Sb2Te5(GST)设计并仿真了一种主动偏振器。与传统的偏振器相比,主动偏振器能够工作在多种状态,其可调性依赖于硫系相变材料GST其晶态和非晶态之间光学性质的显著差异。该主动偏振器由TE通与TM通两部分组成。其中,TE通主动偏振器的消光比能够达到28 d B以上,插入损耗低至0.12 d B。对于TM通主动偏振器,其消光比可以达到25 d B,同时保持损耗小于0.8 d B。此外,实际制备得到的TE通偏振器的测试结果大体能够验证仿真结果。3.本文基于硅基亚波长光栅设计并实验制作了一种偏振分束器。器件尺寸紧凑,耦合部分仅为1.235μm×7.2μm。性能方面,器件的工作带宽极大。器件对于TE、TM两种偏振都具有低于1 d B的插入损耗,并且有大于20 d B和19 d B的高消光比。此外,与同种器件相比,该偏振分束器的制造过程简单,并且通过实验验证了该器件有较大的制作容差。本论文所提出的新颖的偏振调控器件对解决硅波导的偏振问题有积极的意义,为硅光子学的进一步发展产生促进作用。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 宋以鹏

导师: 徐培鹏,张巍

关键词: 光波导,偏振调控器件,硫系相变材料,亚波长光栅

来源: 宁波大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 物理学,仪器仪表工业,无线电电子学

单位: 宁波大学

分类号: TN252;TH74

DOI: 10.27256/d.cnki.gnbou.2019.000604

总页数: 62

文件大小: 4124K

下载量: 45

相关论文文献

• [1].槽型波导耦合纳米结构增强拉曼光谱[J]. 光学学报 2020(03)
• [2].弯曲波导研究进展及其应用[J]. 中国光学 2017(02)
• [3].新型缝隙波导的研究与分析[J]. 中国传媒大学学报(自然科学版) 2017(02)
• [4].波导“迷航”[J]. 创新时代 2013(03)
• [5].用于频率分离的介质填充弯曲波导的设计[J]. 电子世界 2017(06)
• [6].浅谈波导的几何结构与导行波速的关系[J]. 电子制作 2017(16)
• [7].表面等离子体激元波导测量材料的折射率[J]. 山东师范大学学报(自然科学版) 2016(02)
• [8].一种基于径向波导的K波段宽带功率合成器[J]. 制导与引信 2014(03)
• [9].波导“战斗机”起飞坠落史[J]. 今日南国 2008(18)
• [10].控制殷钢波导变形的工艺方法[J]. 电子工艺技术 2009(04)
• [11].一种低损耗的对称双楔形太赫兹混合表面等离子体波导[J]. 物理学报 2020(07)
• [12].裂缝波导加工变形控制技术研究[J]. 电子世界 2014(01)
• [13].玻璃基交叉波导的损耗特性研究[J]. 光电子·激光 2015(12)
• [14].毫米波60W波导空间功率合成放大器研究[J]. 真空电子技术 2016(01)
• [15].曾占国产手机半壁江山全国销量第一 波导:战斗机能否重新起飞?[J]. 新商务周刊 2013(21)
• [16].基于级联T型表面等离子体波导的双色分束器(英文)[J]. 黑龙江大学自然科学学报 2013(06)
• [17].0.22THz折叠波导返波管设计[J]. 太赫兹科学与电子信息学报 2014(05)
• [18].毫米波折叠波导行波管输入输出过渡波导设计[J]. 强激光与粒子束 2010(05)
• [19].锥形空心银波导的聚焦特性[J]. 物理学报 2010(09)
• [20].波导折翼 转造汽车[J]. 中国市场 2008(11)
• [21].波导：“战斗机”迫降[J]. 成功营销 2008(10)
• [22].基于狭缝波导的聚合物基微环折射率传感器研究[J]. 红外与激光工程 2020(01)
• [23].裂缝波导表面贴膜工艺研究[J]. 电子工艺技术 2017(05)
• [24].Yb:YVO_4晶体波导传播特性研究[J]. 青岛大学学报(自然科学版) 2016(01)
• [25].过模波导定向耦合器设计的探讨[J]. 真空电子技术 2014(06)
• [26].基于并行FDTD方法分析表面等离子波导的特性[J]. 电波科学学报 2015(04)
• [27].一种抑制波导窄边缝隙阵列天线交叉极化的方法[J]. 雷达与对抗 2014(01)
• [28].双波导耦合效应与能量转移[J]. 陕西师范大学学报(自然科学版) 2012(02)
• [29].波导试水新能源汽车[J]. 农业装备与车辆工程 2010(05)
• [30].毫米波波导设计分析[J]. 现代电子技术 2008(03)

标签：光波导论文;  偏振调控器件论文;  硫系相变材料论文;  亚波长光栅论文;