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集成光波导电光模数转换器的研究与设计

作　者: 曹一平
导　师: 陈福深
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 电光模数转换器 Mach-Zehnder调制器光波导铌酸锂（LiNbO3）
分类号: TN252
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

数字信号在信号处理中具有很多优越性,包括重复编程方便、易于保存和非线性度可自行确定、能实现长期不失真存储等,这使得数字信号处理技术正加速应用于以前被认为仅有模拟系统能够处理的领域。模数转换器作为将模拟电压信号转换成数字信号的二进制信号的关键器件,其重要性不言而喻。实现高精度、高转换速率的模数转换器成为现在模数转换领域的研究重点。本论文首先概述了波导电光模数转换器的工作原理及发展概况,阐述了波导电光模数转换器相对于电子模数转换器的优点、研究意义和应用前景,指出集成光学波导电光模数转换器是电光模数转换器技术很有前景的方向之一。其次,本文分析了铌酸锂光学技术实现的M-Z调制器结构为核心的高速模数转换器的原理,分析了电极加倍型光学模数转换器的原理和结构参数。第三,本文分析了电光模数转换器的性能参数,研究了光渡越时间对模数转换器的影响,M-Z电极加倍型模数转换器使用脉冲光源的原因以及脉冲抖动、取样脉冲光源的宽度对模数转换器性能的影响;并且重点分析了波导参数对模数转换器传输损耗的影响。第四,根据M-Z型波导电光模数转换器损耗的分析结果,本文首先设计了不同的波导芯片结构,确定光波导图形,用数字函数表达计算其弯曲半径并进而计算弯曲损耗,得到最合理的M-Z型波导结构。其次,设定不同的半波电压,分析研究模数转换精度与半波电压的关系。然后根据得到的波导结构和半波电压,计算波导电光模数转换器的调制带宽,对设计结构进行了一定的优化,得到合理结论,即设计计算出一个合理的2位和4位M-Z结构模数转换器结构,且该结构模数转换器的半波电压和带宽都在合理的范围内。最后进行了二位模数转换器的光路部分仿真。综上所述,本文设计了M-Z型波导电光模数转换器的方案,并根据半波电压和调制带宽等参数对波导结构进行了优化设计,得到了合理结果。其结果验证了方案的可行性。

集成光波导电光模数转换器的研究与设计

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