热应力对光滤波器性能影响分析模型研究
本文选题:热应力 + 温度分布 ; 参考:《东南大学》2015年硕士论文
【摘要】:光子器件是现代光通信系统和网络实现的核心和基础,其可靠性是其实用化的重要的性能参数,越来越受到重视。对光子器件的可靠性进行研究对国产光子器件的技术进步有着重要的理论和现实意义。光滤波器是光通信系统中的一种重要的波长选择器件。在可能导致光滤波器性能退化和失效的各种因素中,热应力的影响是一种重要的因素。光子器件受环境热应力等的影响,不仅会加速器件的老化,也会直接影响器件的性能。本文以光滤波器为研究对象,对热应力对其光学性能的影响进行研究。本文首先对热应力影响分析及光学性能分析相关理论进行了总结。在此基础上,提出了光滤波器热应力影响分析总体方案,其基于热致温度分布、热致折变和光学性能的综合分析,实现对热应力对光滤波器输出性能影响的分析。接下来,基于商用软件建立了光滤波器热应力影响分析模型:其用Ansys Multiphysics进行稳态热应力分布的求解;然后通过热光效应理论,得到热致折射率分布;再用Rsoft Photonics对光滤波器的光学性能进行仿真;最后结合热应力分析及光学性能仿真的结果给出热应力影响分析结果。利用所提出的模型,本文深入分析了给定光滤波器芯层在横向上的位置变化、导热系数变化、环境温度变化等不同热应力条件下芯片内部的温度分布规律,以及光滤波器整体受到热应力情况下的输出谱特性、功率损耗等的变化。进而建立起了热应力与光滤波器输出性能之间的关系,得到了热应力对光滤波器输出性能的影响分析结果。最后,根据光滤波器的仿真结果,提出了降低热应力影响的措施建议。
[Abstract]:Photonic device is the core and foundation of modern optical communication system and network implementation. Its reliability is an important performance parameter of its practical application and has been paid more and more attention. The research on the reliability of photonic devices has important theoretical and practical significance for the technical progress of domestic photonic devices. Optical filter is an important wavelength selection device in optical communication system. Among the factors that may lead to the degradation and failure of optical filter performance, the influence of thermal stress is an important factor. The effect of environmental thermal stress on photonic devices not only accelerates the aging of devices, but also directly affects the performance of devices. In this paper, the effect of thermal stress on optical properties of optical filters is studied. In this paper, the theory of thermal stress analysis and optical performance analysis is summarized. On this basis, the overall scheme of thermal stress effect analysis of optical filter is proposed. Based on the comprehensive analysis of thermal-induced temperature distribution, thermal refractive property and optical performance, the effect of thermal stress on the output performance of optical filter is analyzed. Then, based on the commercial software, the thermal stress analysis model of optical filter is established: the steady-state thermal stress distribution is solved by Ansys Multiphysics, and the thermal refractive index distribution is obtained by thermo-optical effect theory. The optical properties of the optical filter are simulated by Rsoft Photonics, and the results of thermal stress analysis and optical performance simulation are given. By using the proposed model, the temperature distribution in the chip under different thermal stress conditions, such as the transverse position of the core layer of the optical filter, the change of the thermal conductivity and the change of the ambient temperature, are analyzed in depth. The output spectrum characteristics and power loss of the optical filter under thermal stress are also discussed. The relationship between the thermal stress and the output performance of the optical filter is established, and the effect of the thermal stress on the output performance of the optical filter is obtained. Finally, according to the simulation results of the optical filter, the measures to reduce the thermal stress are put forward.
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN713
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本文编号:1940077
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