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高速波导声光调制器的研究

作　者: 刘璟
导　师: 宁继平
学　校: 天津大学
专　业: 光电子技术
关键词: 高速波导声光调制器 声表面波波速 声波导设计 光波导
分类号: TN761
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


高速波导声光调制器以其开关速度快、体积小、插入损耗小、驱动功率低、机械稳定度高、设计灵活方便、便于集成等优点,在调制器的研究中具有很广的应用前景,并且这种调制器可用在高速光通信领域中。本文对高速波导声光调制器的理论和实验分别进行了研究。对声波导和光波导进行了理论分析,尝试了调制器的第一步试制,并做了实验研究。论文的主要内容包括以下几个方面:1.回顾和介绍了当今波导声光调制器的国内外研究进展和趋势;2.研究了波导声光调制器的基本理论,包括:声表面波原理、光波导中的导波、表面波声光效应、波导声光调制原理等;3.通过理论分析,从耦合波方程和压电方程出发,利用边界条件,通过声表面波波速的求解原理,在解耦的情况下,综合考虑声表面波的波速和机电耦合系数,提出了一种设计声波导厚度的方法,并且通过计算机仿真。4.选择光束传播法(BPM法)对光波导进行分析。利用OptiBPM软件,对原设计的高速波导声光调制器的光波导部分进行了模拟和分析。分析影响锥形波导性能的三个主要设计参数,并在此基础上重新进行了锥形波导的优化设计。5.高速波导声光调制器的试制和实验研究。完成器件第一步——光波导部分的试制。实验研究主要是测试试制的器件,并对测试结果进行了分析,提出改进意见。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 集成光学的发展  8-9
  1.2 光调制器和光开关的发展  9-10
  1.3 声光器件及声表面波的发展与应用  10-11
  1.4 国内外波导声光调制器的研究现状  11-12
  1.5 本论文主要内容  12-14
第二章 波导声光调制器基本原理  14-26
  2.1 声表面波  14-17
    2.1.1 声表面波技术的发展史  14-15
    2.1.2 弹性波  15
    2.1.3 瑞利波  15-17
  2.2 光波导中的导波  17-21
  2.3 表面波声光效应  21-22
  2.4 机电耦合系数  22-23
  2.5 波导声光调制原理  23-26
第三章 声表面波求解方法  26-32
  3.1 压电介质中的声表面波  26-29
    3.1.1 压电介质中的耦合波方程  26-28
    3.1.2 介质表面的边界条件  28-29
  3.2 薄膜介质中的声表面波  29-30
  3.3 解耦的声表面波的求解方法  30-32
第四章 高速波导声光调制器的设计  32-45
  4.1 新型波导声光调制器的整体设计  32-33
  4.2 波导声光调制器的声波导设计参数  33-39
    4.2.1 不同切型压电晶体中的坐标变换  33-38
    4.2.2 理论分析中使用的参数  38-39
  4.3 声波导的分析与设计  39-45
第五章 光波导分析  45-63
  5.1 常用的光波导模式的分析方法  45-47
  5.2 OptiBPM 软件简介  47-48
  5.3 利用OptiBPM 软件设计和分析光波导  48-63
    5.3.1 光波导结构和折射率设计  48-50
    5.3.2 光波导中光场随传输的变化  50-51
    5.3.3 光波导中光场及有效折射率分布  51-55
    5.3.4 影响光波导性能的因素分析  55-61
    5.3.5 光波导的优化设计  61-63
第六章 波导声光调制器的制作、实验结果与分析  63-71
  6.1 波导声光器件的制作方法  63-66
    6.1.1 光波导制作技术概述  63-65
    6.1.2 退火质子交换法制作波导  65-66
    6.1.3 Ti 扩散LiNbO_3 光波导的制作方法  66
  6.2 光波导的制作过程  66-67
    6.2.1 光刻  66
    6.2.2 镀Ti 膜  66
    6.2.3 剥离  66
    6.2.4 Ti 扩散工艺  66-67
  6.3 叉指换能器与声波导的制作方法  67-68
  6.4 波导声光调制器的测试与分析  68-71
    6.4.1 光波导的测试装置  68-69
    6.4.2 测试结果与分析  69-70
    6.4.3 改进的方法  70-71
参考文献  71-77
发表论文和科研情况说明  77-78
致谢  78

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 调制技术与调制器、解调技术与解调器 > 调制技术与调制器
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