聚合物长周期波导光栅的模式转换器研究

发布时间：2017-08-22 01:27

  本文关键词：聚合物长周期波导光栅的模式转换器研究

  更多相关文章： 模分复用技术 模式转换器 聚合物 长周期波导光栅

【摘要】：随着现代通信对传输容量的需求不断增加,人们不断寻求各种方法来提高光网络的传输容量,其中就包括时分复用、频分复用、波分复用和模分复用等技术。对于模分复用技术,它将模式作为载体加载信号传递信息,进而成倍的提高了传输容量。本文就是在基于少模光纤的模分复用技术上,重点研究聚合物长周期波导光栅的模式转换技术。模式转换技术是模分复用技术的关键技术之一,它主要完成从一种模式到另一种模式的转换,例如基模到高阶模的转换。为了打破光纤在几何形状和选择材料的限制,本论文主要采用聚合物材料来制作光波导器件,其最大的原因是制作工艺简单并且有较高的热光系数,并且用条形波导来代替光纤的圆柱形,利用长周期波导光栅实现了模式之间的转换。论文的主要工作如下:首先,论文简要概述了模分复用技术,介绍了当前国内外常见的几种模式转换器,分析了各自的工作原理和优缺点,然后在此基础上,提出利用一种基于长周期波导光栅的模式转换器,并例举了现有长周期波导光栅用途范围。其次,以麦克斯韦方程组出发,介绍了光波导模式,然后分析了条形波导的基本理论,并介绍了光栅的模耦合原理和聚合物光波导材料,综合介绍了涉及到聚合物长周期波导光栅模式转换器的基本工作原理。然后,对长周期波导光栅的模式转换器进行了数值分析,计算出了双模波导的尺寸,以及长周期光栅的周期、深度等重要参数,最后设计了波导图案和光栅图案,制作出实验掩膜板。最后,介绍了波导制作流程,通过实验和测试,证明了制作的聚合物长周期波导光栅可以完成基模到高阶模的转化,并测试得到其耦合效率。另外通过实验测试得到制作的聚合物长周期波导光栅的偏振相关性和温度特性。
【关键词】：模分复用技术 模式转换器 聚合物 长周期波导光栅
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题背景10-12
• 1.2 模式转换器12-14
• 1.3 长周期波导光栅14-15
• 1.4 本论文的主要内容与结构安排15-16
• 第二章 聚合物长周期波导光栅的基本原理16-27
• 2.1 光波导模式16-17
• 2.2 条形波导的分析17-22
• 2.3 光栅的模耦合理论22-24
• 2.4 光波导耦合模的性质24-25
• 2.4.1 光波导模式的正交性和归一化24
• 2.4.2 光波导模式的正交归一化条件24-25
• 2.5 聚合物光波导材料25-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第三章 器件的设计与实验室制备工艺27-35
• 3.1 双模波导的结构设计27-29
• 3.1.1 MARCATILI近似求解法27-28
• 3.1.2 有限元算法软件COMSOL28-29
• 3.2 光栅周期设计29-33
• 3.2.1 相位匹配曲线30
• 3.2.2 耦合系数30-32
• 3.2.3 偏振不相关32-33
• 3.3 掩膜板制作33-34
• 3.3.1 波导图案设计33
• 3.3.2 光栅图案设计33-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第四章 波导制作和数据的分析35-47
• 4.1 波导制作流程35-37
• 4.2 实验测试平台37-38
• 4.3 结果讨论38-46
• 4.3.1 实验结果讨论38-42
• 4.3.1.1 模式转换39-42
• 4.3.1.2 温度特性42
• 4.3.2 带偏振态的实验分析42-46
• 4.3.2.1 偏振相关性43-44
• 4.3.2.2 模式转换44-45
• 4.3.2.3 温度特性45-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 集成双长周期波导光栅47-54
• 5.1 材料的热光特性47-48
• 5.2 结构设计48-49
• 5.3 理论分析49-50
• 5.4 实验结果50-53
• 5.5 本章小结53-54
• 第六章 结论54-55
• 6.1 本文的主要贡献54
• 6.2 下一步工作的展望54-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-59
• 攻硕期间取得的研究成果59-60

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本文编号：716298