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硅线波导和微环谐振腔中的四波混频效应及其波长转换研究

作　者: 李志强
导　师: 高士明；何赛灵
学　校: 浙江大学
专　业: 光学工程
关键词: SOI波导非线性光学四波混频波长转换微环谐振腔
分类号: TN814
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

基于SOI (silicon-on-insulator)结构的硅线波导因其成熟的制作工艺、较高的非线性系数以及对光场的强约束能力而被广泛应用于非线性信号处理领域。本论文主要研究了硅线波导和微环谐振腔中四波混频效应,建立了理论模型,并针对波长转换应用进行了优化设计,通过实验的方法实现了10Gb/s数据信号的全光波长转换。首先简单介绍了硅光子学的研究现状以及硅线波导中基于四波混频效应的波长转换原理。接着对矩形截面硅线波导中的四波混频效应进行了理论建模和性能优化,并分析了波导中损耗以及吸收效应对于波长转换性能的影响。建立了双泵浦四波混频波长转换的模型,并分析了该方案对波长转换带宽的扩展效果。考虑自相位调制和交叉相位调制的非线性相移的影响,建立了微环谐振腔中四波混频效应的改进模型,并分析了该波长转换的波长选择特性和转换效率的影响因素。从实验上实现了硅线波导中连续光和脉冲光泵浦的四波混频波长转换,将加载的10Gb/s数据信号成功转换到了闲频光上,测试了转换信号的转换效率、误码率等特性。实验结果表明,脉冲泵浦的波长转换在误码率方面更具优势。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
目次  7-9
1 绪论  9-15
  1.1 硅光子学及SOI简介  9-10
  1.2 波长转换简介  10-11
  1.3 基于硅线波导的波长转换  11-12
  1.4 论文主要内容和创新点  12-15
    1.4.1 论文主要内容  12-13
    1.4.2 论文的创新点  13-15
2 四波混频波长转换的性能分析和优化设计  15-25
  2.1 硅线波导波长转换的改进模型  15-18
    2.1.1 硅线波导中的四波混频  15-16
    2.1.2 理论分析  16-18
  2.2 波长转换性能分析和优化设计  18-23
  2.3 本章小结  23-25
3 双泵浦非简并四波混频波长转换模型  25-37
  3.1 理论模型  25-28
  3.2 转换带宽分析  28-32
  3.3 转换效率分析  32-35
  3.4 本章小结  35-37
4 高Q值微环谐振腔结构四波混频波长转换的性能分析  37-51
  4.1 理论分析  37-41
  4.2 波长选择特性  41-45
  4.3 转换效率和转换峰宽度  45-48
  4.4 微环谐振腔的性能测试和四波混频实验  48-50
  4.5 本章小结  50-51
5 基于硅线波导的10Gb/s信号全光波长转换的实验研究  51-61
  5.1 连续光泵浦的10Gb/s信号波长转换的实验实现  51-54
    5.1.1 实验概述  51
    5.1.2 实验结果  51-54
  5.2 脉冲光泵浦的10Gb/s信号波长转换的实验实现  54-58
    5.2.1 实验概述  54
    5.2.2 实验结果  54-58
  5.3 多信道并行波长转换的实验实现  58-60
    5.3.1 实验概述  58
    5.3.2 实验结果  58-60
  5.4 本章小结  60-61
6 总结与展望  61-63
  6.1 总结  61-62
  6.2 展望  62-63
参考文献  63-69
作者简历及在学期间所取得的科研成果  69-70

硅线波导和微环谐振腔中的四波混频效应及其波长转换研究

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