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新型谐振微环电光调制器的耦合特性分析

作　者: 魏环
导　师: 裴丽
学　校: 北京交通大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 轴向侧面研磨垂直耦合振幅耦合比微环谐振腔光强传递函数
分类号: TN761
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 128次
引　用: 2次
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内容摘要

高速电光调制器是目前正在蓬勃发展的高速光纤通信系统中的重要部件,然而高速电光调制器的造价一直居高不下,严重影响了光纤通信的发展和推广应用,因此研制出新型、廉价的高速电光调制器是关系到光纤通信发展的关键问题之一。基于一种新型谐振微环高速聚合物电光调制器,本文重点分析了其微环波导与信道波导之间的垂直耦合及波导参数的优化选择,主要研究成果和创新点如下:1分析比较了实验室常用的光纤内耦合辐射光场引出的实现方法,确定了在该新型调制器的制作中以光纤的轴向侧面研磨作为获得光纤中辐射场的实验方案;理论分析了光纤研磨之前以及随着研磨的进行光纤内光功率的变化情况,并得出研磨的适宜深度在51.42～57.81μm之间的结论,且在本调制器的制作中选择研磨深度为57.5μm。2利用耦合模方程和传输矩阵,分析了微环波导与信道波导之间的垂直耦合特性;结合光纤轴向侧面研磨的理论计算结果,获得了最佳波导参数;重点分析了微环波导的弯曲半径和耦合偏移量对耦合系数、功率耦合比率、透射比率,以及信道波导和微环波导内光功率的影响。3根据微环谐振腔的性能参数,优化选择微环波导的结构参数;通过分析微环谐振腔的光强传递函数,验证了谐振条件;分析了函数特性和该微环谐振腔的各个参数,提出可通过优化结构参数(弯曲半径和有效折射率)或多环串/并联的方式来提高谐振微环的自由光谱范围和品质因子的取值,满足实际网络应用。4工艺探索并实现了大长度光纤轴向侧面研磨的实验,光纤轴向侧面研磨的最大长度可达到14cm,抛磨精度理论上可以达到0.01μm;对照分析了实验结果与理论计算结果,二者的变化规律基本相同;经过多次实验分析,得出光纤研磨深度达到57.5μm的最佳工艺参数。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 引言  11-15
  1.1 光纤通信的发展状况  11-12
  1.2 新型电光调制器的研究意义  12-13
  1.3 新型调制器简介  13-14
  1.4 本文的主要工作  14-15
2 基本理论  15-30
  2.1 波导的模式场分析  15-20
    2.1.1 线偏振模横向分量与纵向分量的关系  15-17
    2.1.2 模式场和特征方程  17-20
  2.2 耦合模方程  20-23
  2.3 传输矩阵  23-26
  2.4 微环波导谐振腔  26-29
    2.4.1 简介  26-27
    2.4.2 光强传递函数  27-29
  2.5 小结  29-30
3 耦合辐射场引出的理论分析  30-40
  3.1 实验室中常用的耦合辐射场引出的实现方法  30-31
  3.2 研磨之前光纤内光功率的分布  31-33
  3.3 研磨对光纤内光功率的影响  33-39
  3.4 小结  39-40
4 垂直耦合及微环性能分析  40-60
  4.1 垂直耦合分析  40-52
    4.1.1 耦合振幅比  41-43
    4.1.2 波导参数  43-45
    4.1.3 垂直耦合影响因素  45-52
  4.2 微环性能参数分析  52-59
    4.2.1 微环谐振方程及传递函数特性  52-55
    4.2.2 微环的性能参数  55-59
  4.3 小结  59-60
5 实验工艺及结果分析  60-67
  5.1 实验设备简介及实验框图  60-61
  5.2 实验步骤和注意事项  61-63
    5.2.1 实验步骤  61-62
    5.2.2 注意事项  62-63
  5.3 实验结果及分析  63-66
  5.4 小结  66-67
6 结论  67-69
参考文献  69-72
作者简历  72-74
学位论文数据集  74

新型谐振微环电光调制器的耦合特性分析

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