应用于模分复用的聚合物光波导非对称定向耦合器研究
本文关键词:应用于模分复用的聚合物光波导非对称定向耦合器研究 出处:《电子科技大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
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【摘要】:随着光纤通信系统信息业务急剧增长,为了提高光纤传输容量,新的技术包括空分复用、模分复用、多级调制技术越来越受到科学家们的关注。利用模分复用技术、波分复用技术以及偏振复用技术可以显著地增加光纤的传输容量。在模分复用系统里,关键在于设计模式复用和解复用器件、模式转换器。基于此情况,本文采用聚合物材料EpoCore、EpoClad设计了非对称定向耦合器,以可调谐激光器作为光源,设计了一种可以实现E11模和E21模复用和分离的定向耦合器,并可利用聚合物热光效应对耦合效率以及工作中心波长进行调节。论文首先介绍了非对称定向耦合器的工作原理,以及聚合物材料热光效应原理,分析利用在耦合器上包层加电极,分别改变非对称定向耦合器两个波导芯层折射率的方式,从而对非对称定向耦合器性能进行控制。其次,论文重点介绍了非对称定向耦合器的具体结构,对耦合器的耦合间距与耦合长度、耦合效率与波长、波导高度、波导宽度以及折射率差等相互关系进行了ComsolMultiphysics和BPM仿真分析,分析表明非对称定向耦合器可以容忍的宽波导宽度误差在0.1μm左右,高度可容忍误差可达2μm以上,而折射率误差可以通过加热聚合物材料进行调节,因此控制波导宽度很重要。且所设计的定向耦合器在C波段(1530-1565 nm)可实现98%的模式转换效率。进一步分析了S型弯曲波导、锥形波导等分支结构的传输损耗,并最终确定了分支结构的尺寸参数。最后,在仿真确定各项参数的基础上,设计制造了掩模板,掩模板主要分为电极部分和波导部分,在两部分对应位置分别设计了对位标记,以便在器件上包层加电极进行温度调节。然后介绍了非对称定向耦合器芯层、包层以及电极制作工艺,以及实验中遇到的问题以及相应解决方案。对所制作的样品进行了测试,在波长为1545 nm附近实现了耦合效率大于97%的光功率转换。
[Abstract]:With the rapid growth of information services in optical fiber communication systems, in order to improve the transmission capacity of optical fiber, new technologies include space division multiplexing and module division multiplexing. Multilevel modulation technology has attracted more and more attention of scientists. Using mode division multiplexing technology, wavelength division multiplexing technology and polarization multiplexing technology can significantly increase the transmission capacity of optical fiber. The key lies in the design of mode multiplexing and demultiplexing devices and mode converters. In this paper, asymmetric directional couplers are designed using polymer material EpoCoreor EpoClad. A directional coupler which can realize the multiplexing and separation of E11 mode and E21 mode is designed with tunable laser as the light source. The thermo-optical effect of polymer can be adjusted by coupling efficiency and working center wavelength. Firstly, the working principle of asymmetric directional coupler and the principle of thermo-optical effect of polymer materials are introduced. In order to control the performance of asymmetric directional coupler, the refractive index of two waveguide core layers is changed by using the cladding electrode on the coupler. The paper mainly introduces the structure of asymmetric directional coupler, the coupling distance and length, coupling efficiency and wavelength, waveguide height. The relationship between waveguide width and refractive index difference is simulated by ComsolMultiphysics and BPM. The results show that the wide waveguide width error of asymmetric directional coupler is about 0.1 渭 m and the height tolerance error is more than 2 渭 m, while the refractive index error can be adjusted by heating polymer material. Therefore, it is very important to control the width of waveguide, and the designed directional coupler can realize the mode conversion efficiency of 98% in C-band (1530-1565 nm). The transmission loss of the tapered waveguide and other branching structures is determined, and the dimension parameters of the branch structure are determined. Finally, the mask is designed and manufactured on the basis of the simulation to determine the parameters. The mask is mainly divided into the electrode part and the waveguide part. The corresponding position of the two parts is designed to adjust the temperature of the cladding layer and the electrode on the device. Then the asymmetric directional coupler core layer is introduced. The cladding and electrode fabrication process, the problems encountered in the experiment and the corresponding solutions. The samples were tested. Optical power conversion with coupling efficiency greater than 97% is realized at wavelength of 1545nm.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN252
【共引文献】
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本文编号:1401809
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