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聚合物电光波导调制器的研究

聚合物电光调制器具有卓越的性能和潜在的巨大应用前景,因此自上世纪九十年到以来就开始受到人们的广泛关注。迄今,由于材料研究方面的进展,聚合物调制研究已经取得了巨大进步,但是仍然存在诸如器件稳定性问题和高损耗问题。为了降低器件损耗,作者提出了一种所谓“包层调制”的方法,即高损耗的电光聚合物材料被用于波导的包层,而其芯层则使用低损耗的非电光的有机或无机材料,由于线性电光效应,信号电场在包层中与其中的光导模消逝场发生耦合,将信号场的能量搭载到光载波上,从而实现信号调制。由于包层中弱的导模功率,因此可以预期包层调制下的材料光损耗是可以降低的,理论分析表明损耗降低到原来的1/3 左右。通过优化设计与分析发现适当降低波导芯层的尺寸可以弥补因包层调制引起的调制效率的下降。文中还阐明了这种包层调制有助于降低器件的半波电压。本文推导了有关电光调制器半波电压和3dB 光学带宽的理论设计公式。这些公式能够综合反映器件的电极导体损耗、阻抗失配以及微波信号  (本文共145页) 本文目录 | 阅读全文>>

电子科技大学
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有机聚合物电光波导调制器的结构设计与特性研究

在微波光子系统中,电光调制器作为其中的关键器件能够实现微波信号的光调制。在行波电极上施加微波信号,电场作用在光波导上并发生电光效应,引起材料折射率的改变,使得光波强度或相位发生变化,从而实现微波信号的光调制。聚合物电光调制器具有半波电压小、无频率啁啾、速率失配程度低、制备工艺简单、制作成本低等优势,容易实现高速率宽带宽调制,因此在光通信领域受到了广泛的关注。本文设计了一种以聚合物CLD/APC为材料的低损耗、宽带宽的Mach-Zehnder光波导调制器,并对其波导与电极结构进行了设计与模拟仿真。首先,利用有效折射率法(EIM)分析了调制器脊波导的模式特性,在满足单模传输条件的情况下设计了脊波导的结构,并使用optiBPM软件模拟了脊波导的光场分布;通过对光场分布的分析,优化了脊波导的宽度Wg、脊高b和芯层厚度h。然后对聚合物电光调制器的电极进行了设计与优化,电极采用微带线结构,并在电极上方加入了一层高度为G的覆盖层,用来调整微波...  (本文共75页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
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多电极定向耦合器聚合物电光开关的理论分析

电光开关具有速度快,插入损耗低,消光比高及寿命长的优点,同时高分子聚合物材料具有电光耦合系数高、介电常数低、响应时间短、热损耗小、驱动电压低及加工工艺简单等优点,因此聚合物电光开关成为高速光开关的研究热点和发展方向,在光通信网络中有着广泛的应用。本文理论研究并设计了一种定向耦合器型聚合物电光开关,论文的主要工作是理论分析聚合物定向耦合器电光开关的工作原理,阐述开关设计时的理论依据和实用方法,重点是通过对交替反相多电极结构电光开关的详细理论分析,得到光开关重要参数—开关电压随电极数目的变化关系。首先本文应用电光效应原理、矩形波导模式理论及共面对称双电极的施瓦兹变换方法分析并计算了单电极结构电光开关的基本参数—电场分布、缓冲层厚度、重叠积分因子及耦合长度等,重点讨论了重叠积分因子随电极间距、电极宽度及光波导中心位置的变化关系,给出了优化这些参数的一种计算方法—计算机搜索法,并通过数值结果指出了折衷考虑在设计中的必要性和必须性。其次分...  (本文共124页) 本文目录 | 阅读全文>>

电子科技大学
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有机聚合物电光调制器微波电极的研究

电光调制器作为实现长距离、高速度传输的光纤通信系统的关键器件,对电信号与光信号之间进行高速的相互转换起着重要作用。有机聚合物电光材料制成的电光调制器作为一种新兴的调制器器件,相对于采用无机电光材料制成的调制器而言,拥有调制带宽大、半波电压低、制作成本低及制备工艺具有良好的兼容性等优势。本文首先对电光调制器的工作原理和有机聚合物材料的电光调制器做了介绍,重点介绍了有机聚合物材料的特性优势,阐述了有机聚合物电光调制器的研究现状,并对其未来的发展趋势做了展望。其次分析了聚合物电光调制器的基本工作原理,针对采用M-Z型光波导结构的调制器及其性能参数指标进行了介绍,重点研究了电光调制器采用的电极结构,以及行波电极结构的选取。我们采用了两种行波电极结构,共面波导电极和微带线电极。对加载在有机聚合物电光调制器上的电极进行了满足50Ω阻抗匹配的仿真设计,建立起相应的电极系统模型,目的在于优化其对电光调制器的调制能力,并根据所要制备的有机聚合物电...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京交通大学
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全光纤聚合物电光调制器及其电极系统的研究

摘要:电光调制器是现代高速光通信中的关键器件之一。高带宽、低损耗电光调制器的研究将会对未来高速通信的发展产生十分重要的影响。如何提高电光调制器的一直是人们研究的热点。自上世纪九十年代起,聚合物电光调制器就因其卓越的性能受到人们的关注。本文研究了一种以聚合物CLD/APC为材料的新型全光纤聚合物电光调制器。同常见的马赫-曾德结构的调制器不同,本文所研究的调制器是将聚合物材料镀制在Bragg光栅上,通过聚合物折射率变化引起光栅谐振波长漂移来完成对光信号的强度调制。本文重点对调制器的波导及电极结构进行了分析设计,本文所完成的主要工作如下:1.首先,阅读了大量国内外相关文献,掌握了电光调制器的研究意义及发展现状,并介绍了研究电光调制器的相关理论。2.利用多包层理论研究了调制器光纤波导的模式特性,推导出多包层波导结构的特征方程,并使用MATLAB软件仿真分析了外包层厚度对导模传输常数的影响,结果表明:当Bragg光栅的第一层包层在几个微米...  (本文共66页) 本文目录 | 阅读全文>>

电子科技大学
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有机聚合物电光调制器电极仿真研究

电光调制器是光纤通信系统中的核心器件,它使得光纤的宽频带优势得以利用。有机聚合物电光调制器由于高带宽、调制较易实现等显著优势,近年来成为国内外研究的重点。而决定电光调制器特性的一个重要因素就是电极结构。本论文主要对有机聚合物电光调制器的电极系统进行设计与仿真。首先选择适合的聚合物材料、设计脊型光波导,从而利用有效折射率法计算出光波导的有效折射率参数,该参数对于电极设计仿真中需满足的阻抗匹配条件尤为重要。分析调制器的相关特性参数,其中半波电压、3dB带宽为与电极系统息息相关的重要参数。分析有机聚合物电光调制器的两种行波电极:微带线电极和共面波导电极,对两种电极的基本原理、相关参数、适用于有机聚合物电光调制器的电极结构进行了分析,比较两者在电极系统中表现出的优缺点。随后利用HFSS软件对有机聚合物电光调制器的电极系统进行仿真设计。首先设计并仿真3dB带宽较好的共面波导电极结构,设计电极结构的基本模型结构,利用HFSS软件对相互作用区...  (本文共65页) 本文目录 | 阅读全文>>