基于铌酸锂薄膜的集成光波导器件设计及在微波光子滤波器中的应用

发布时间：2021-04-24 08:43

　　在大数据、云计算、物联网、高清视频等新一代信息技术日新月异的今天,“云生活”成为一种新潮的生活方式,庞大的数据吞吐量以及数据传输速率,对未来通信行业提出了更高的要求。集成光子器件得益于尺寸小、耗电少、成本低、集成度高等优势,无论是在通信、传感、计算乃至人工智能方面都有非常广泛的应用。在众多实现集成光子器件的材料中,铌酸锂凭借其良好的电光效应、声光效应、压电效应、双折射特性以及非线性效应,享有“光学硅”的美誉,在集成光子学领域占据着十分重要的地位。铌酸锂薄膜（LNOI）的问世,为铌酸锂行业的发展带来了技术革新,LNOI不但保留了铌酸锂材料的优良特性,而且由于铌酸锂与二氧化硅材料之间具有较高的折射率差（0.7）,使得基于LNOI的光波导器件无论是在器件的性能方面还是在集成度方面都有非常大的提升,因此吸引了大量的研究者。近年来,基于LNOI的光波导器件层出不穷,目前报道的主要有低损耗光波导、电光调制器、声光调制器、谐振腔、光子晶体以及非线性光学器件等。LNOI已经成功实现了与Si、SiN等平台的混合集成,能够综合各种材料的优势于一身。LNOI将来能够在大规模光子集成电路、集成微波光子系统等领... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：145 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 基于铌酸锂薄膜的集成光波导器件的研究进展
        1.1.1 铌酸锂薄膜
        1.1.2 基于铌酸锂薄膜的集成光波导器件研究进展
    1.2 偏振分束器和波导光栅延迟线的研究现状
        1.2.1 偏振分束器
        1.2.2 波导光栅延迟线
    1.3 微波光子滤波器及其发展现状
        1.3.1 可调谐微波光子滤波器
        1.3.2 集成微波光子滤波器
        1.3.3 偏振分束器与光延迟线在微波光子滤波器的中应用
    1.4 本文研究内容及章节安排
第二章 集成光波导器件理论基础
    2.1 光波导理论基础
        2.1.1 平板光波导的波动光学理论
        2.1.2 条形光波导的波动光学理论
    2.2 定向耦合器与波导光栅基本原理
        2.2.1 定向耦合器基本原理
        2.2.2 波导光栅基本原理
    2.3 集成光波导器件分析方法
        2.3.1 有效折射率法
        2.3.2 光束传输法
        2.3.3 时域有限差分法
    2.4 本章小结
第三章 基于铌酸锂薄膜的定向耦合型偏振分束器研究
    3.1 基于铌酸锂薄膜的定向耦合型偏振分束器工作原理
    3.2 基于铌酸锂薄膜的定向耦合型偏振分束器优化设计
    3.3 基于铌酸锂薄膜的定向耦合型偏振分束器性能分析与工艺流程
    3.4 本章小结
第四章 基于铌酸锂薄膜的波导光栅可调谐延迟线研究
    4.1 基于铌酸锂薄膜的波导光栅可调谐延迟线工作原理
    4.2 基于铌酸锂薄膜的波导光栅可调谐延迟线优化设计
    4.3 基于铌酸锂薄膜的波导光栅可调谐延迟线性能测试与分析
    4.4 本章小结
第五章 基于铌酸锂薄膜的偏振分束器和波导光栅可调谐延迟线在微波光子滤波器中的应用
    5.1 微波光子滤波器
        5.1.1 单光源微波光子滤波器
        5.1.2 多光源微波光子滤波器
        5.1.3 微波光子滤波器频谱响应指标
    5.2 基于LNOI偏振分束器与波导光栅延迟线的可调谐陷波微波光子滤波器研究
    5.3 基于LNOI波导光栅延迟线的可调谐带通微波光子滤波器研究
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况
附录
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
[1]LNOI光电子集成芯片技术[J]. 韩春林,钱广,胡国华.  光电子技术. 2019(03)
[2]Acousto-optical modulation of thin film lithium niobate waveguide devices[J]. LUTONG CAI,ASHRAF MAHMOUD,MSI KHAN,MOHAMED MAHMOUD,TAMAL MUKHERJEE,JAMES BAIN,GIANLUCA PIAZZA.  Photonics Research. 2019(09)
[3]Silicon-on-insulator-based microwave photonic filter with widely adjustable bandwidth[J]. LU XU,JIE HOU,HAITAO TANG,YUAN YU,YU YU,XUEWEN SHU,XINLIANG ZHANG.  Photonics Research. 2019(02)
[4]Integrated optical delay lines:a review and perspective[Invited][J]. 周林杰,王心怡,陆梁军,陈建平.  Chinese Optics Letters. 2018(10)
[5]Tunable optical delay line based on integrated grating-assisted contradirectional couplers[J]. XU WANG,YUHE ZHAO,YUNHONG DING,SANSHUI XIAO,JIANJI DONG.  Photonics Research. 2018(09)
[6]取样啁啾光纤光栅的时延抖动抑制[J]. 王旭,余重秀,王葵如,于志辉,吴强,王星,桑新柱.  半导体光电. 2004(02)



本文编号：3157055