平面光波导型90度光混频器的研究

发布时间：2020-03-29 10:59

【摘要】：90度光混频器是一种重要的光学相干解调器件,它能够将两束输入光进行相干混频,通过对四路输出光强度的测量获得两束光的相位差。作为一种关键器件,90度光混频器在相干光通信、光学相干成像,以及光学传感等领域中具有广泛的应用前景,因此其设计与制作受到研究人员的持续关注。利用集成光学技术制作的平面波导器件具有结构紧凑、性能稳定、可批量制作和低成本的独特优势,集成型光混频器被认为是光混频器技术发展的重要方向。本论文对90度光混频器的关键结构进行了优化,在此基础上设计制作了二氧化硅基平面光波导型90度光混频器,并对器件性能进行了实验表征。本学位论文的主要内容如下:1.对基于不同结构的集成光学90度光混频器进行了比较和优选,在此基础上,对基于3dB分光-延时结构的光混频器进行了结构设计和性能仿真。2.针对相干光通信高阶调制模式的应用,理论分析了 90度光混频器的的制作误差对信号接收质量的影响,建立了相移误差、功率不均衡性与信号接收质量的关系模型,为器件性能评价提供了理论依据。3.对90度光混频器各个结构单元性能进行了实验优化。结果表明,对于交叉波导,交叉角选择20度时传输损耗小于0.7dB,串扰损耗小于-40.0dB;90度相移延迟线实际测试结果与理论值相比偏差预估在1.5度以内;定向耦合器3dB功分时实际耦合长度大约是仿真值的1.2倍。4.对90度光混频器插入损耗、输出信号相位正交性以及幅度均衡性进行测试。器件的插入损耗大约为1.OdB,器件四个端口输出光相位相对相位差与理想值相比偏离小于5度,上下两路输出信号幅度均衡性误差在4%以内。器件的关键性能指标达到市场上现有的光混频器产品水平。
【图文】：

相移,光通信系统,解调系统,模拟电路

图１．２邋９０度相移光混频器应用于数字相干光通信系统逡逑９０度光混频器不仅用于数字相干解调系统中，也能够与模拟电路相结合，实逡逑现短距离高速通信的集成光学锁相环结构［１６］。图１．３是高速锁相环的集成光路部逡逑分，由于是短距离的光信号传输，光脉冲在光纤链路中的色散问楲不是很严重，逡逑所以不需要利用数字信号技术来进行色散补偿。采用图中结构，９０度相移光混频逡逑器能够对信号光所携带的幅度和相位信息进行直接解调，不需要添加数字信号处逡逑理模块，对于短距离通信来说既简化了通信模块的结构，也降低了成本，减小了逡逑功耗。逡逑图１．３邋９０縻相移光混频器应用于光学锁相环逡逑３逡逑

锁相环,相移,光学,短距离通信

ＱＡ达到１１２Ｇｂｉｔ／ｓ［１５］。逡逑Ｉ逦丨丨＾邋－１逦；逦＾邋—逦图１．２邋９０度相移光混频器应用于数字相干光通信系统逡逑光混频器不仅用于数字相干解调系统中，也能够与模拟电路相高速通信的集成光学锁相环结构［１６］。图１．３是高速锁相环的集短距离的光信号传输，光脉冲在光纤链路中的色散问楲不是利用数字信号技术来进行色散补偿。采用图中结构，９０度相号光所携带的幅度和相位信息进行直接解调，不需要添加数对于短距离通信来说既简化了通信模块的结构，也降低了成本，
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN773

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