微纳光纤与集成光子器件耦合技术及其应用
发布时间：2023-04-27 20:49
与集成电路芯片相比,集成光子芯片具有能耗低、速度快和带宽大等优点,在信息等领域得到了极大的关注。在集成光子芯片中,集成光波导和光学微谐振腔是最主要的器件单元。集成光波导一般用于单一芯片不同器件的互联,而光经过长距离传输后耦合进入芯片以及不同芯片之间的互联需要光纤连接。因此,光纤与集成光波导的耦合十分关键。受限于光纤和集成光波导的模场匹配,两者之间难以获得高的耦合效率。而微纳光纤,由于其具有直径灵活可控、体积小、重量轻、损耗低、光场束缚强以及倏逝场大等特点,可以解决集成光波导的耦合难题;同时,微纳光纤由普通光纤拉锥而成,具有与普通光纤无缝、无损连接等特点。结合上述特性,微纳光纤为提高光耦合效率以及增加器件集成度方面带来了新的机遇。本文从微纳光纤和集成光子器件(集成光波导和回音壁模式微腔)出发,系统而深入地分析了如何将光高效地耦合进入集成光子器件;同时,探讨了微纳光纤耦合的回音壁模式微腔在光学传感以及非线性光学方向的应用。本文主要内容如下:本论文的第一部分,主要论述高品质微纳光纤制备方面的工作。采用“火焰刷”技术制备了直径可控(<3 nm)的短腰微纳光纤和高透过率(99.4%)长腰微...
【文章页数】：109 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 回音壁模式微腔简介
1.2.1 回音壁模式方程
1.2.2 回音壁模式微腔基本性质
1.2.2.1 回音壁模式微腔品质因子
1.2.2.2 回音壁模式微腔模式体积
1.2.3 回音壁模式微腔耦合
1.2.4 回音壁模式微腔应用
1.2.4.1 回音壁模式微腔在光学传感中的应用
1.2.4.2 回音壁模式微腔在非线性光学中的应用
1.3 单光子探测器简介
1.3.1 单光子探测器性能指标
1.3.2 单光子探测器分类
1.3.2.1 光电倍增管
1.3.2.2 雪崩光电二极管
1.3.2.3 上转换单光子探测器
1.4 微纳光纤简介
1.4.1 微纳光纤基本性质
1.4.2 微纳光纤基本应用
1.5 本论文的研究工作和内容安排
第2章 高品质微纳光纤制备
2.1 引言
2.2 微纳光纤形貌理论模型
2.3 微纳光纤绝热模型
2.4 高透过率直径可控微纳光纤制备
2.5 高透过率超长腰微纳光纤制备
2.6 本章小节
第3章 基于微纳光纤近场耦合的回音壁模式光学微腔
3.1 引言
3.2 片上聚合物SU-8微腔的光学传感
3.2.1 SU-8微腔的制备
3.2.2 SU-8微腔的封装
3.2.3 SU-8微腔的温度传感
3.2.4 小节
3.3 片上铌酸锂微腔的非线性光学
3.3.1 片上铌酸锂单盘微腔宽带准相位匹配谐波产生
3.3.1.1 准相位匹配
3.3.1.2 单盘微腔制备
3.3.1.3 单盘微腔非线性实验
3.3.1.4 讨论
3.3.1.5 小节
3.3.2 片上铌酸锂双盘微腔的强非线性光学
3.3.2.1 强耦合理论
3.3.2.2 双盘微腔制备
3.3.2.3 双盘微腔非线性实验
3.3.2.4 讨论
3.3.2.5 小节
3.4 本章小节
第4章 基于微纳光纤模场匹配的铌酸锂集成波导器件
4.1 引言
4.2 耦合模理论
4.3 微纳光纤耦合上转换单光子探测器
4.3.1 非线性耦合波方程
4.3.2 微纳光纤耦合反质子交换铌酸锂波导
4.3.2.1 微纳光纤耦合反质子交换铌酸锂波导数值仿真
4.3.2.2 微纳光纤套管制备
4.3.2.3 微纳光纤耦合反质子交换铌酸锂波导实验
4.3.3 上转换单光子探测器制备及其性能分析
4.3.3.1 上转换单光子探测器制备
4.3.3.2 上转换单光子探测器性能分析
4.3.4 讨论
4.4 微纳光纤耦合LNOI波导
4.4.1 LNOI单模波导制备
4.4.2 微纳光纤耦合LNOI波导数值仿真
4.4.3 微纳光纤制备
4.4.4 微纳光纤耦合LNOI波导实验
4.4.5 讨论
4.5 本章小节
第5章 总结与展望
参考文献
作者简历
本文编号：3803035
【文章页数】：109 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 回音壁模式微腔简介
1.2.1 回音壁模式方程
1.2.2 回音壁模式微腔基本性质
1.2.2.1 回音壁模式微腔品质因子
1.2.2.2 回音壁模式微腔模式体积
1.2.3 回音壁模式微腔耦合
1.2.4 回音壁模式微腔应用
1.2.4.1 回音壁模式微腔在光学传感中的应用
1.2.4.2 回音壁模式微腔在非线性光学中的应用
1.3 单光子探测器简介
1.3.1 单光子探测器性能指标
1.3.2 单光子探测器分类
1.3.2.1 光电倍增管
1.3.2.2 雪崩光电二极管
1.3.2.3 上转换单光子探测器
1.4 微纳光纤简介
1.4.1 微纳光纤基本性质
1.4.2 微纳光纤基本应用
1.5 本论文的研究工作和内容安排
第2章 高品质微纳光纤制备
2.1 引言
2.2 微纳光纤形貌理论模型
2.3 微纳光纤绝热模型
2.4 高透过率直径可控微纳光纤制备
2.5 高透过率超长腰微纳光纤制备
2.6 本章小节
第3章 基于微纳光纤近场耦合的回音壁模式光学微腔
3.1 引言
3.2 片上聚合物SU-8微腔的光学传感
3.2.1 SU-8微腔的制备
3.2.2 SU-8微腔的封装
3.2.3 SU-8微腔的温度传感
3.2.4 小节
3.3 片上铌酸锂微腔的非线性光学
3.3.1 片上铌酸锂单盘微腔宽带准相位匹配谐波产生
3.3.1.1 准相位匹配
3.3.1.2 单盘微腔制备
3.3.1.3 单盘微腔非线性实验
3.3.1.4 讨论
3.3.1.5 小节
3.3.2 片上铌酸锂双盘微腔的强非线性光学
3.3.2.1 强耦合理论
3.3.2.2 双盘微腔制备
3.3.2.3 双盘微腔非线性实验
3.3.2.4 讨论
3.3.2.5 小节
3.4 本章小节
第4章 基于微纳光纤模场匹配的铌酸锂集成波导器件
4.1 引言
4.2 耦合模理论
4.3 微纳光纤耦合上转换单光子探测器
4.3.1 非线性耦合波方程
4.3.2 微纳光纤耦合反质子交换铌酸锂波导
4.3.2.1 微纳光纤耦合反质子交换铌酸锂波导数值仿真
4.3.2.2 微纳光纤套管制备
4.3.2.3 微纳光纤耦合反质子交换铌酸锂波导实验
4.3.3 上转换单光子探测器制备及其性能分析
4.3.3.1 上转换单光子探测器制备
4.3.3.2 上转换单光子探测器性能分析
4.3.4 讨论
4.4 微纳光纤耦合LNOI波导
4.4.1 LNOI单模波导制备
4.4.2 微纳光纤耦合LNOI波导数值仿真
4.4.3 微纳光纤制备
4.4.4 微纳光纤耦合LNOI波导实验
4.4.5 讨论
4.5 本章小节
第5章 总结与展望
参考文献
作者简历
本文编号：3803035
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wulilw/3803035.html
