阵列波导光栅的偏振补偿和损耗均匀化研究

发布时间：2019-07-23 07:01

【摘要】：大型服务器和超级计算机的飞速发展对通信带宽技术提出了巨大的要求,由于现有的电子互联技术在通信带宽发展上遭遇瓶颈,人人纷纷把注意力投向了光通信技术。光通信技术中的波分复用技术(Wavelength Division Multiplexing, WDM)充分利用了光波巨大的带宽优势,使之成为最有希望解决海量通信需求的技术。阵列波导光栅(Arrayed Waveguide Grating, AWG)即WDM器件中的最典型的器件之一,已经为许多通信系统服务并发挥着重要作用。随着其应用的扩展,各种对AWG性能的全新要求的也相继被提出。首先,本文对波导理论做了简单的介绍,对阵列波导光栅的基本原理进行了描述,对几何结构和关键参数进行了分析。接着介绍了采用基尔霍夫衍射公式对AWG模拟的方法。描述了设计AWG的具体过程和不同波导材料平台的特点。本文针对AWG的两个关键性能做出了重点研究。第一个是针对AWG偏振补偿的设计。选择的是硅基二氧化硅波导平台,此平台是与光纤耦合效率最高且被广泛使用的一种波导平台。偏振补偿的设计结合平板波导与阵列波导内不同的应力双折射,采用倾斜罗兰圆结构,将两个区域的双折射相互补偿,实现AWG的偏振不敏感的特性。倾斜罗兰圆的倾斜角度成为设计AWG的又一个重要参数,用于调整AWG内部的偏振特性。选择了5个不同参数的AWG进行实验对比、器件测试,证明倾斜罗兰圆结构的可行性,将偏振相关偏移从0.265nm下降到了0.03nm。。第二个关键性能研究是针对AWG自由光谱范围内各通道损耗均匀性的设计。本文采用SOI硅纳米线波导作为研究平台。硅纳米线波导具有尺寸小、集成度更高、与CMOS工艺易兼容等优点,是集成光学未来发展前景最好的波导材料。根据硅纳米线波导的特点,优化了AWG的布局和波导宽度。基于罗兰圆结构,改变阵列波导的朝向,使其不是正对于输出波导中心。通过模拟优化对不同的波导朝向角度并进行频谱响应分析,最后选择优化后的设计进行实验制作、测试。实验证明,均匀损耗的设计可以使AWG在自由光谱范围内通道之间的损耗波动范围从2.7dB下降到1.1dB。
【图文】：

图１－２数据中心服务器结构Ｗ逡逑如图１－２，显示了邋一个数据中记各个服务器机柜么间所需要的通信通道

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【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN252

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