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有机聚合物电光调制器优化设计

作　者: 李戊军
导　师: 张晓霞
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 电光调制器有机聚合物有效折射率 Y分支共面波导
分类号: TN761
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 79次
引　用: 1次
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内容摘要

电光调制器在光纤通信系统中起着较为关键的作用。本论文首先介绍了有机聚合物电光调制器的发展趋势及国内外发展现状,然后从调制的物理机制出发,对电光调制器的结构特点、特性参数进行了分析,并对光波导和电极进行深入研究。从平板光波导理论入手,对光波导的传输模式进行了理论上的分析。结合有机聚合物材料的优点,利用有效折射率法使用Matlab语言对有机聚合物脊形光波导进行了理论上的分析以及建模仿真:分别以有机聚合物光波导的芯层厚度、脊高、脊宽为变量,对这些不同波导尺寸下的模场进行了仿真,详细分析了这些参数的变化对有效折射率的影响,得到有机聚合物脊型波导单模传输的条件。结合光学仿真软件OptiBPM Analyzer对此波导结构的光场分布进行了仿真,发现仿真结果为单模传输且光场的中心区域被限制在脊形区域内。从Y分支结构的近似模型出发,使用光束传播法对余弦弯曲型Y分支波导进行了理论上的分析以及建模仿真。分析了Y分支波导的损耗与分支高度、波导宽度、过渡区长度之间的变化关系。然后在OptiBPM Analyzer软件中建立了余弦弯曲型Y分支波导的模型并进行了仿真,最终得到了一组Y分支波导结构的最优参数值。最后设计了一种新的电极结构,兼有传统共面波导电极和掩埋型共面波导电极的优点。即在提高了电光效应的同时,也使得过渡区域的电极容易设计。其次,分析了影响相互作用区电极的特征阻抗、损耗、半波电压的影响因素。最后,对三种不同结构的过渡方式进行了对比分析,得出了采用椭圆段的过渡方式能够使得电极过渡光滑、连续,并得到了椭圆段过渡方式的调制器的3dB带宽值。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-13
  1.1 研究意义  8-10
  1.2 聚合物电光调制器研究现状  10-11
  1.3 本文主要工作  11-13
第二章电光调制器的理论  13-21
  2.1 外调制和电光效应  13-15
    2.1.1 外调制  13-14
    2.1.2 电光效应  14-15
  2.2 电光调制的方式及其优缺点  15-16
  2.3 电光调制器的特性参数  16-19
  2.4 MACH-ZEHNDER 型电光调制器  19-21
第三章光波导的设计  21-45
  3.1 光波导材料  21-23
    3.1.1 光波导材料的分类  22
    3.1.2 有机聚合物材料  22-23
  3.2 脊形单模波导的设计  23-32
    3.2.1 有效折射率法  24-26
    3.2.2 脊形波导Matlab 仿真分析  26-29
    3.2.3 单模条件下脊形波导尺寸确定  29-32
  3.3 Y 分支结构优化设计  32-44
    3.3.1 FD-BPM 方法  33-35
    3.3.2 Y 分支弯曲损耗理论  35-37
    3.3.3 Y 分支结构的损耗分析  37-42
    3.3.4 Y 分支光波导结构光强分布  42-44
  3.4 小结  44-45
第四章电极的设计  45-55
  4.1 共面波导电极的分析  45-46
  4.2 相互作用区域的特性  46-50
    4.2.1 特征阻抗与电极的宽度的关系  46-47
    4.2.2 特征阻抗与电极的间距的关系  47-48
    4.2.3 特征阻抗与电极的厚度的关系  48-49
    4.2.4 电极的导体损耗  49
    4.2.5 半波电压与互作用区长度的关系  49-50
  4.3 非相互作用区域的特性  50-53
  4.4 小节  53-55
第五章总结  55-56
致谢  56-57
参考文献  57-61
攻硕期间取得的研究成果  61-62
附录  62-67

有机聚合物电光调制器优化设计

内容摘要

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