面向光波导器件检测的时域扫描型低相干检测技术研究

发布时间：2017-12-24 18:18

本文关键词：面向光波导器件检测的时域扫描型低相干检测技术研究　出处：《浙江大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：片上光互连中各种复用技术的应用大大提升了链路的传输容量,比如偏分复用(Polarization-Division Multiplexing, PDM)、粗波分复用(Coarse Wavelength-Division Multiplexing, WDM)和模分复用(Mode-Division Multiplexing, MDM)技术。从光路传播的角度来看,用于支撑各种复用技术的信道、器件都是多光路型的传输结构。目前在这些多光路型信道和器件的检测方面还停留在频谱响应的检测上,而对于它们实际结构参数的检测还是一个亟待解决的问题。然而实际结构参数的检测无论是对于了解信道、器件制作工艺的误差来源还是对于提升信道、器件的传输性能都具有重要的理论指导和实际意义。低相干干涉仪(Low-coherence Interferometry, LCI)技术是一种利用宽谱光源的时间相干性对多光路型应用场景实现高精度表征的实用型技术。本论文结合光互连中相关复用技术的发展,针对相关复用信道和复用器件的检测难题,设计搭建了时域扫描型LCI检测系统,在对检测系统的检测精度做出提升的同时,利用此检测系统对光互连中相关复用技术的复用信道和复用器件进行性能研究和参数表征。本文的主要贡献包括：1.建立了时域扫描型LCI检测系统,从理论和实验两方面指出在测试多光路型器件时,相位检测精度存在累积效应,提出快速检测时降低这种累积效应的影响。本论文从理论上对LCI技术进行了深入研究,并搭建了时域扫描型LCI检测系统。同时,针对时域扫描型LCI检测系统的相位检测精度的影响因素进行研究,从理论和实验两方面指出在测试多光路型器件时,相位检测精度存在累积效应,并提出适当缩短检测时间可以有效降低这种累积效应的影响。对于阵列波导光栅(Arrayed-Waveguide Gratings, AWG)的实验检测结果表明当延时线的扫描速度增加到4.8mm/s时,累积效应的影响可以忽略,此时所有光路的相位检测精度几乎都可以达到5×10-3 rad。2.提出采用时域扫描型LCI检测方法实现单模波导的偏振检测和单模传输型器件结构参数的检测。由于用作PDM技术的信道以及构成CWDM器件的波导都是单模传输型的波导,因此本论文针对PDM技术在信道参数检测方面的问题和CWDM技术在相关器件结构参数检测方面的问题,提出利用时域扫描型LCI检测方法对单模波导进行偏振检测以及对CWDM器件进行结构参数的检测和表征。单模波导的检测结果表明LCI方法可以用于偏振态定性和定量的分析,而对于由MZI(Mach-Zehnder Interferometer)构成的CWDM器件的检测结果表明MZI的相位误差和构成MZI的定向耦合器耦合系数的误差是造成器件性能恶化的主要原因。3.提出采用时域扫描型LCI检测方法实现片上MDM技术的信道分析。作为片上MDM技术信道的多模波导在模式传输过程中的信道参数,以及在引入弯曲等结构之后多模波导中的模间串扰情况都是未知的。对此,本论文提出利用时域扫描型LCI检测方法对用于MDM技术的多模波导进行信道分析。对多模直波导的实验检测结果与仿真结果表明,时域扫描型LCI检测方法可以对多模波导中的模式进行模式识别和模式的定量分析。在此基础上,对存在弯曲的多模波导的进一步实验分析表明,LCI检测方法可以定位串扰产生的位置并定量地进行串扰大小的分析。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN252

【参考文献】