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新型电光调制器原理及电路设计

作　者: 姜彬
导　师: 裴丽
学　校: 北京交通大学
专　业: 光通信与移动通信
关键词: 聚合物微谐振环驱动电路偏置电路
分类号: TN761
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

目前高速光纤通信系统正在蓬勃发展,高速电光调制器作为其中的重要部件,其性能直接影响到光纤通信的质量,同时由于高速电光调制器造价一般为数千美金,并且一直居高不下,严重影响了光纤通信的发展和推广应用,因此研制新型的、性能优越、价格低廉的高速电光调制器成为了目前国际上研究的热点之一。本文提出了一种基于可调谐微吸收环的低损耗、低驱动电压、偏振不敏感的新型高速聚合物电光调制器研究方案,重点研究了这种新型调制器的工作原理及电路设计。本文的主要工作和创新点如下:1.利用耦合模理论推导了单波导与微谐振环耦合和双波导与微谐振环耦合的传输函数,并分析了基于微谐振环的电光调制器的特点,介绍了微谐振环在光电子器件领域中的广泛应用及微谐振环的工艺制作。2.分析了异质结双极晶体管(HBT)器件适于制作光调制器驱动电路的特点,并分析了一种采用HBT的调制器驱动电路,根据此电路可达到的技术指标认为其适于加载到新型高速电光调制器中。3.理论分析了电光调制器的最佳偏置点,结果表明最佳偏置点是不稳定的,它将随时间及环境温度等变化发生漂移,这将造成输出信号的严重恶化。但如果通过合理偏置,使偏置电压始终保持在最佳偏置点处,可本征消除偶次失真,获得很高的CSO(复合二次失真)指标。4.理论分析并优化设计了基于微谐振环的电光调制器的偏置电路,此电路分为基准电压模块和数字控制模块,基准电压模块提供D/A转换器的基准电压;数字控制模块实现计算机控制偏置电压输出的大小。5.对设计的偏置电路进行了计算机仿真,仿真结果表明,此电路可以输出稳定的直流偏置电压,设计的温度反馈调节功能可保持偏置电压始终在电光调制器最佳偏置点附近,此外,电路具有过流保护功能,并实现了数字方式控制。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 引言  11-16
  1.1 高速调制器的发展及研究现状  11-13
  1.2 光微环谐振器概述  13-14
  1.3 课题研究的目的和意义  14
  1.4 本文的主要工作  14-16
2 新型高速聚合物电光调制器的基本理论  16-22
  2.1 光外调制器的种类  16-18
    2.1.1 光外调制器按照工作原理的分类  17
    2.1.2 光外调制器按照使用材料的分类  17-18
  2.2 有机聚合物电光材料的优点  18
  2.3 聚合物的电光效应  18-20
  2.4 新型高速聚合物电光调制器的基本结构  20
  2.5 小结  20-22
3 微谐振环  22-33
  3.1 微谐振环概念  22-23
  3.2 微谐振环的传输函数  23-25
  3.3 基于微谐振环的电光调制器  25-29
    3.3.1 环形波导谐振器的工作原理  25-26
    3.3.2 环形波导谐振器的性能指标  26-27
    3.3.3 基于微谐振环的电光调制器  27-29
  3.4 微谐振环工艺制作  29-31
    3.4.1 包层和芯层薄膜的制备  29
    3.4.2 无机膜的淀积  29-30
    3.4.3 光刻  30
    3.4.4 反应离子刻蚀  30-31
    3.4.5 微环波导的制备  31
  3.5 小结  31-33
4 电光调制器的驱动电路  33-37
  4.1 异质结双极晶体管(HBT)简介  33-34
  4.2 基于HBT的光调制器的驱动电路  34-36
    4.2.1 HBT的光调制器的驱动电路  34-35
    4.2.2 TSC—HBT光调制器驱动电路  35-36
  4.3 小结  36-37
5 电光调制器的偏置电路  37-56
  5.1 电光调制器的传输函数  37-38
  5.2 最佳偏置点的理论分析  38-40
  5.3 基于微谐振环的电光调制器的偏置电路  40-44
    5.3.1 基准电压模块  41-43
    5.3.2 数字控制模块  43-44
  5.4 电路的仿真  44-55
    5.4.1 模拟电路仿真  44-51
    5.4.2 数字电路仿真  51-55
  5.5 小结  55-56
6 总结与展望  56-58
  6.1 本文的主要研究工作  56
  6.2 拟进行的研究工作  56-58
参考文献  58-61
作者简历  61-63
学位论文数据集  63

新型电光调制器原理及电路设计

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