基于硅基的多模干涉型磁光隔离器的研究
[Abstract]:With the development of information technology, the Internet of things (IOT) continues to penetrate into people's lives, high-speed, high-bandwidth optical fiber communication system has been widely studied. In recent years, with the demand of short distance, low energy consumption and high bandwidth data interconnection between small-sized systems, silicon photonic technology has developed rapidly, and the silicon integration of various optical devices in optical fiber communication systems has been theoretically and experimentally verified. With the integration of the whole optical system, an integrated optical device needs to be placed in front of the laser to avoid the reflection of light, to prevent noise and frequency drift, and to protect the laser from being destroyed. This kind of device presents the characteristic of forward-going and reverse-cut off of light, called integrated optical isolator. Compared with the widely used single crystal type discrete optical isolator, the silicon-based magneto-optical waveguide isolator has the advantages of non-reciprocal, low cost, small volume, small loss and high mechanical stability, and has important research value. In this paper, the multimode interferometric (MMI) magneto-optic isolator based on silicon is studied in detail. By solving Maxwell's equations, the relationship between the waveguide nonreciprocal phase shift and the mode of optical wave is studied. The mode of the waveguide is solved by finite element (FEM) simulation method, and the multimode interferometric optical waveguide with strong NRPS effect is designed according to the non-reciprocal phase shift theory. For the performance simulation of the isolator, the excitation efficiency of each mode is calculated by coupling mode theory, and the final performance parameters of the whole MMI optical isolator are solved by the multi-mode interference theory. Finally, according to the application demand of broadband devices, we improve the design of the devices, propose the design method of (MMI) magneto-optic isolator based on broadband and TE mode, and analyze the fabrication tolerance of the devices. In this paper, based on the optical waveguide structure with longitudinal multimode characteristics, a design method of a miniaturized silicon-based multimode interferometric (MMI) magneto-optic isolator is proposed. The device has strong non-reciprocity and the length of the device is one order of magnitude less than that of the discrete device. And has the broadband characteristic. In the aspect of device isolation bandwidth, the factors influencing device isolation bandwidth are analyzed qualitatively. In this paper, the theory, design and simulation method of multimode interferometric integrated magneto-optic isolator for silicon waveguide are presented, which have certain guiding significance for the development of silicon integrated magneto-optic isolator.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN256
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,本文编号:2398071
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