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基于硅波导的可调光衰减器阵列的研究

作　者: 叶新威
导　师: 马卫东
学　校: 武汉邮电科学研究院
专　业: 通信与信息系统
关键词: 密集波分复用系统 可调谐光衰减器阵列 绝缘体上的硅 封装
分类号: TN929.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 6次
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内容摘要


随着密集波分复用（Dense Wavelength Division Multiplexing：简称DWDM）网络的日益扩展，网络的信道功率管理面临着信道数剧增所带来的种种挑战。可调光衰减器（Variable Optical Attenuator：简称VOA）阵列成为光纤通信网络中的重要的功率管理器件，它可以调节光传输过程中的功率波动以改善网络的总体性能。目前使用的基于分立光学元件的可调光衰减器阵列在成本、响应速度、可靠性、小型化、集成化等方面存在不足，难以满足快速发展的光通信网络的要求。本文研究一种新型的基于硅波导（silicon waveguide，有些文献称作Silicon-On-Insulator：简称SOI）的电可调光衰减器阵列（EVOA）模块，该模块具有体积小，可靠性好，通道数大(26通道)，集成度高等优点，其优异的性能完全能满足快速发展的光通信网络要求。本文主要研究内容如下：1.综述了VOA阵列在密集波分复用系统中的应用，介绍了国内外VOA阵列的发展现状及趋势，提出了本文的创新点和实用性。2.对SOI技术EVOA阵列进行建模和仿真，主要包括：（1）对SOI脊波导大横截面单模条件进行推导和验证；（2）对SOI脊波导的偏振特性进行优化设计，得到其偏振不敏感条件；（3）对二维模式匹配器进行优化设计；（4）建立脊波导PIN结的物理模型，并进行仿真分析。3.介绍SOI材料的制作工艺以及平面光波导的加工工艺，给出了SOI技术EVOA阵列的制作工艺流程。4.重点研究SOI技术EVOA阵列的封装工艺，主要包括：（1）设计制备出用于SOI波导的高牢固性宽带增透膜，该膜环境适应性强；（2）分析了SOI基EVOA阵列与光纤阵列的耦合效率，搭建耦合对准平台；（3）实际制作了SOI基EVOA阵列模块，获得了3个样品。5.对封装出的SOI基EVOA阵列模块进行电学、光学性能测试，并根据Bellcore1221&1209标准对该模块进行可靠性测试，测试结果符合商用标准。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 绪论  8-16
  1.1 VOA 阵列在密集波分复用系统中的应用  8-9
  1.2 国内外 VOA 阵列的发展现状及趋势  9-14
  1.3 本论文的研究工作以及创新点和实用性  14-16
第2章 SOI 技术 EVOA 阵列的仿真和优化  16-36
  2.1 SOI 光波导的仿真与优化  16-30
    2.1.1 基于 SOI 脊波导的大截面单模条件  16-24
    2.1.2 基于 SOI 脊波导的偏振特性分析  24-26
    2.1.3 SOI 脊波导模式匹配器的设计优化  26-30
  2.2 SOI 技术 EVOA 阵列 PIN 结的建模与仿真  30-36
    2.2.1 Si 的电光调制原理  30
    2.2.2 PIN 结载流子注入的仿真分析  30-36
第3章 SOI 技术 EVOA 阵列芯片制作工艺的介绍  36-45
  3.1 SOI 材料制作工艺的介绍  36-38
  3.2 平面光波导制作工艺的介绍  38-41
    3.2.1 等离子体增强 CVD  38-39
    3.2.2 光刻工艺  39-40
    3.2.3 刻蚀工艺  40-41
    3.2.4 离子注入  41
  3.3 SOI 技术 EVOA 阵列芯片制作工艺流程  41-45
第4章 SOI 技术 EVOA 阵列封装工艺的研究  45-66
  4.1 SOI 技术 EVOA 阵列镀膜工艺的研究  45-55
    4.1.1 SOI 波导增透膜设计理论  45-49
    4.1.2 SOI 波导增透膜的制备  49-51
    4.1.3 SOI 波导增透膜的测试  51-55
  4.2 SOI 技术 EVOA 阵列耦合对准工艺的研究  55-63
    4.2.1 单模光纤与 SOI 技术 EVOA 阵列耦合效率分析  55-59
    4.2.2 SOI 技术 EVOA 阵列耦合封装平台设计  59-61
    4.2.3 单模光纤阵列与 SOI 基 EVOA 阵列耦合对准实验  61-63
  4.3 SOI 技术 EVOA 阵列模块的封装  63-66
第5章 SOI 技术 EVOA 阵列模块测试  66-75
  5.1 SOI 技术 EVOA 阵列模块电学性能测试  66
  5.2 SOI 技术 EVOA 阵列模块光学性能测试  66-69
  5.3 SOI 技术 EVOA 阵列模块可靠性测试  69-75
第6章 总结  75-76
参考文献  76-79
致谢  79-80
附录 1 攻读硕士学位期间发表的论文  80-81
附录 2 主要英文缩写语对照表  81

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 光波通信、激光通信 > 光纤通信
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