硅基聚合物/二氧化硅混合集成波导布拉格光栅的研究
发布时间：2022-12-04 01:33
随着5G通信、云计算、大数据分析、物联网等新兴技术的发展,对光网络提出了较高的要求,包括提高集成度、增大带宽、降低延时、减小功耗等,小体积、低功耗、高性能、高可靠性的光子集成芯片将起到越来越重要的作用。目前,硅基光子集成技术和InP基光子集成技术优势明显,都取得了广泛的实际应用和巨大的商业价值。近年来,硅基混合光子集成技术发展迅速,通过多种材料体系的混合集成,可以使芯片汇集不同材料体系的优势,从而提高芯片整体性能,成为了国际上的研究热点。波导布拉格光栅（Waveguide Bragg Grating,WBG）是集成光路中一种重要的光无源器件,其应用领域十分广泛,包括滤波器、传感器、激光器、波分复用器、模分复用器、偏振分束器等。因而,研究硅基混合集成WBG对于光子集成技术的向前发展具有重要的理论意义和实用价值。本论文以有机聚合物和硅基二氧化硅材料为基础,探索了三种新型硅基聚合物/二氧化硅混合集成WBG的结构设计、制作工艺和功能特性。本论文主要进行了以下工作:1.首先阐述了WBG的耦合模理论,之后推导出了一般形式的耦合模方程,然后利用推导出的耦合模方程分析了波纹型均匀WBG中的模式反向耦合...
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 集成光学的发展现状
1.2.1 有源光器件
1.2.1.1 激光器
1.2.1.2 光电探测器
1.2.1.3 光调制器
1.2.1.4 光放大器
1.2.2 无源光器件
1.2.2.1 光波导
1.2.2.2 光分路器
1.2.2.3 光开关
1.2.2.4 光滤波器
1.2.3 基于有源和无源光器件的集成光路
1.3 波导布拉格光栅的研究进展
1.4 本论文的主要工作与创新点
第2章 波导布拉格光栅的理论分析
2.1 引言
2.2 波导布拉格光栅的耦合模理论
2.3 波导布拉格光栅的传输矩阵法
2.4 小结
第3章 基于紫外光漂白法的聚合物/二氧化硅混合集成波导布拉格光栅温度传感器
3.1 引言
3.2 器件设计
3.2.1 紫外光漂白技术
3.2.2 器件结构设计
3.2.3 器件性能仿真
3.3 器件制作与表征
3.4 器件测试与分析
3.4.1 测试系统介绍
3.4.2 器件输出光谱测试
3.4.3 器件传感测试
3.5 小结
第4章 基于表面等离子体的聚合物/二氧化硅混合集成波导布拉格光栅可调谐滤波器
4.1 引言
4.2 器件设计
4.2.1 表面等离子体
4.2.2 器件结构设计
4.2.3 器件性能仿真
4.3 器件制作与表征
4.4 器件测试与分析
4.4.1 测试系统介绍
4.4.2 器件输出光谱测试
4.4.3 器件热调谐测试
4.5 小结
第5章 基于光栅辅助反向耦合器的聚合物/二氧化硅混合集成光分插复用器
5.1 引言
5.2 器件设计
5.2.1 光栅辅助反向耦合器
5.2.2 器件结构设计
5.2.3 器件性能仿真
5.3 器件制作与表征
5.4 器件测试与分析
5.4.1 测试系统介绍
5.4.2 器件输出光谱测试
5.4.3 器件温度依赖性测试
5.5 小结
第6章 结论
6.1 工作总结
6.2 未来工作展望
参考文献
作者简介及博士期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Low-noise 1.3 μm InAs/GaAs quantum dot laser monolithically grown on silicon[J]. MENGYA LIAO,SIMING CHEN,ZHIXIN LIU,YI WANG,LALITHA PONNAMPALAM,ZICHUAN ZHOU,JIANG WU,MINGCHU TANG,SAMUEL SHUTTS,ZIZHUO LIU,PETER M.SMOWTON,SIYUAN YU,ALWYN SEEDS,HUIYUN LIU. Photonics Research. 2018(11)
[2]近红外光电探测器的发展与应用[J]. 吴国安,罗林保. 物理. 2018(03)
[3]硅光子芯片工艺与设计的发展与挑战[J]. 郭进,冯俊波,曹国威. 中兴通讯技术. 2017(05)
[4]Low power consumption 4-channel variable optical attenuator array based on planar lightwave circuit technique[J]. 任梅珍,张家顺,安俊明,王玥,王亮亮,李建光,吴远大,尹小杰,胡雄伟. Chinese Physics B. 2017(07)
[5]基于多项目晶圆流片的规模化光子集成技术[J]. 郑秀,刘永. 激光与光电子学进展. 2017(05)
[6]光背板互连技术研究进展[J]. 邓传鲁,王廷云,庞拂飞,宋志强,王建辉,陈佳敏,严新捷. 科技导报. 2016(16)
[7]光电子器件与集成技术[J]. 祝宁华,李明,郝跃. 中国科学:信息科学. 2016(08)
[8]光子集成研究进展[J]. 陈向飞,唐松. 电信科学. 2015(10)
本文编号：3707355
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 集成光学的发展现状
1.2.1 有源光器件
1.2.1.1 激光器
1.2.1.2 光电探测器
1.2.1.3 光调制器
1.2.1.4 光放大器
1.2.2 无源光器件
1.2.2.1 光波导
1.2.2.2 光分路器
1.2.2.3 光开关
1.2.2.4 光滤波器
1.2.3 基于有源和无源光器件的集成光路
1.3 波导布拉格光栅的研究进展
1.4 本论文的主要工作与创新点
第2章 波导布拉格光栅的理论分析
2.1 引言
2.2 波导布拉格光栅的耦合模理论
2.3 波导布拉格光栅的传输矩阵法
2.4 小结
第3章 基于紫外光漂白法的聚合物/二氧化硅混合集成波导布拉格光栅温度传感器
3.1 引言
3.2 器件设计
3.2.1 紫外光漂白技术
3.2.2 器件结构设计
3.2.3 器件性能仿真
3.3 器件制作与表征
3.4 器件测试与分析
3.4.1 测试系统介绍
3.4.2 器件输出光谱测试
3.4.3 器件传感测试
3.5 小结
第4章 基于表面等离子体的聚合物/二氧化硅混合集成波导布拉格光栅可调谐滤波器
4.1 引言
4.2 器件设计
4.2.1 表面等离子体
4.2.2 器件结构设计
4.2.3 器件性能仿真
4.3 器件制作与表征
4.4 器件测试与分析
4.4.1 测试系统介绍
4.4.2 器件输出光谱测试
4.4.3 器件热调谐测试
4.5 小结
第5章 基于光栅辅助反向耦合器的聚合物/二氧化硅混合集成光分插复用器
5.1 引言
5.2 器件设计
5.2.1 光栅辅助反向耦合器
5.2.2 器件结构设计
5.2.3 器件性能仿真
5.3 器件制作与表征
5.4 器件测试与分析
5.4.1 测试系统介绍
5.4.2 器件输出光谱测试
5.4.3 器件温度依赖性测试
5.5 小结
第6章 结论
6.1 工作总结
6.2 未来工作展望
参考文献
作者简介及博士期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Low-noise 1.3 μm InAs/GaAs quantum dot laser monolithically grown on silicon[J]. MENGYA LIAO,SIMING CHEN,ZHIXIN LIU,YI WANG,LALITHA PONNAMPALAM,ZICHUAN ZHOU,JIANG WU,MINGCHU TANG,SAMUEL SHUTTS,ZIZHUO LIU,PETER M.SMOWTON,SIYUAN YU,ALWYN SEEDS,HUIYUN LIU. Photonics Research. 2018(11)
[2]近红外光电探测器的发展与应用[J]. 吴国安,罗林保. 物理. 2018(03)
[3]硅光子芯片工艺与设计的发展与挑战[J]. 郭进,冯俊波,曹国威. 中兴通讯技术. 2017(05)
[4]Low power consumption 4-channel variable optical attenuator array based on planar lightwave circuit technique[J]. 任梅珍,张家顺,安俊明,王玥,王亮亮,李建光,吴远大,尹小杰,胡雄伟. Chinese Physics B. 2017(07)
[5]基于多项目晶圆流片的规模化光子集成技术[J]. 郑秀,刘永. 激光与光电子学进展. 2017(05)
[6]光背板互连技术研究进展[J]. 邓传鲁,王廷云,庞拂飞,宋志强,王建辉,陈佳敏,严新捷. 科技导报. 2016(16)
[7]光电子器件与集成技术[J]. 祝宁华,李明,郝跃. 中国科学:信息科学. 2016(08)
[8]光子集成研究进展[J]. 陈向飞,唐松. 电信科学. 2015(10)
本文编号：3707355
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