InGaAsP/InP基3×3 MMI（多模干涉）型电光开关的研究

发布时间：2020-12-17 17:27

　　随着光纤通信技术的快速发展,光开关作为光纤通信技术的核心器件,一直受到广泛的关注。目前,人们提出了各类实现光开关的方法,主要有机械式光开关、微机电（MEMS）光开关和波导型光开关。基于集成波导技术的光开关在响应速度、器件体积、和性能稳定性等方面显示了极高的应用前景。典型的波导型光开关有定向耦合器型、马赫-曾德干涉型（MZI）、多模干涉耦合器型（MMI）和X结/Y分支全内反射型等,其中基于自映像效应的MMI光开关因其具有结构紧凑、插入损耗低、制作工艺相对简单、容差性好等特点成为研究和应用的热点。基于多模干涉耦合型光开关多采用电光效应或热光效应,基于热光效应光开关速度较慢（一般?s量级）。因此本文采用载流子注入的电光调制方式,开关速度可以大大提升。基于GaAs、InP等Ⅲ-Ⅴ族半导体材料的MMI型高速光开关深受国内外学者的关注。本论文基于InP/InGaAs P半导体材料衬底设计并制备一个3?3 MMI型电光开关器件。首先对多模干涉自映像效应进行理论分析,在1550 nm波长设计了单模波导（脊波导宽度/脊高度）及多模波导区（长度/宽度）的理论值,利用有限差分光束传播（FD-BPM）方法模拟... 

【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 光通信网络与光学器件
    1.3 光开关技术简介及其研究进展
        1.3.1 光开关概述
        1.3.2 常见光开关的种类及其工作原理
        1.3.3 光开关的性能参数及关键指标
        1.3.4 光开关的应用领域
    1.4 高速光开关的研究进展
    1.5 本论文的主要内容
第2章 载流子注入型InP/InGaAsP基MMI光开关原理分析
    2.1 多模干涉成像原理简介
        2.1.1 多模干涉自映像效应（导模传输分析法）
        2.1.2 多模干涉成像分析
        2.1.3 多模干涉型器件应用
        2.1.4 多模干涉型（MMI）光开关的调制方式
    2.2 InP/InGaAsP（P-I-N）电光特性分析
    2.3 载流子注入效应
        2.3.1 能带填充效应（Band filling）
        2.3.2 带隙收缩效应（Band-gap renormalization）
        2.3.3 自由载流子吸收效应（Free carriers absorption effect）
        2.3.4 联合效应
    2.4 载流子注入型InP/InGaAsP基MMI光开关电光调制基本原理
    2.5 本章小结
第3章 载流子注入型InP/InGaAsP基 3×3 MMI光开关的设计及优化
    3.1 单模脊波导设计
    3.2 多模波导区域参数设计及优化
    3.3 电极调制区域参数设计及优化
        3.3.1 电极尺寸设计
        3.3.2 确定光开关电压
    3.4 InP/InGaAsP基 3×3 MMI电光开关特性仿真分析
    3.5 本章小结
第4章 3×3 MMI光开关器件制备及测量
    4.1 器件结构设计及制备工艺
        4.1.1 器件掩膜版优化设计
        4.1.2 光开关工艺制备流程
    4.2 电极设计及制备工艺
        4.2.1 改进后电极
    4.3 3×3 MMI光开关实验测量
        4.3.1 端面耦合法器件测试装置简介
        4.3.2 测量结果
    4.4 工艺总结
总结
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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[8]Ti：LiNbO3波导光开关研究[D]. 赵龙.浙江大学 2004
[9]一种基于体硅微机械工艺的微机械光开关的研究[D]. 刘东栋.浙江大学 2002



本文编号：2922402