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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>>

吉林大学
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硅基聚合物平面光波导器件的基础研究

随着近年来各国研究机构对聚合物光集成波导器件的探索,聚合物阵列波导光栅(AWG)、聚合物波导延迟线及聚合物波导高速电光调制器/电光开关等功能元器件的研究越来越受到人们的关注。本论文是围绕以上三种典型波导器件的基础研究,其主要工作及创新点:(1)分析了紫外光刻胶SU-8的材料性质,利用编程模拟,优化了41信道AWG器件参数和结构设计,并通过软件对器件性能进行仿真分析,综合器件的模拟和实际参数,获得了器件的重要参数和性能指标。(2)合成P(MMA-GMA)材料,设计出结构新颖紧凑且独特的螺旋型超长阵列波导延迟线,对器件波导弯曲损耗,直-弯,弯-弯波导的模式耦合损耗及偏移进行了分析模拟,同时制备了波导分束器件,测试了器件性能。(3)合成了键合型有机-无机非线性杂化材料;配制了主客掺杂型极化聚合物DR1/SU-8材料,并对两种材料的光学、热学和极化特性进行了表征和分析,根据材料特性,分别利用加载条形结构及热光漂白技术设计、模拟和制备了电...  (本文共133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>>

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极化聚合物电光调制器的基础研究

本论文对极化聚合物电光调制器的研制在理论和实验上进行了基础研究。提出一种基于非对称法布里-珀罗腔多光束干涉理论的电光系数测量法,研究聚合物薄膜的掩蔽极化,首次提出掩蔽极化可能实施的最小宽度为8微米,分析聚合物薄膜分区极化的区域边界状态,对增大线性范围、制作高质量电光调制器件有参考价值。采用溶胶-凝胶技术,首次成功制备稳定性好的掺杂型TiO2/SiO2电光杂化材料,用梯度升温极化方法得到电光系数为42pm/V,在80摄氏度烘烤2500小时未见明显衰减。对该材料初始反应溶液的配制给出了优选方案,研究了材料配比对薄膜的折射率和厚度变化的影响,从而为调控该薄膜材料的折射率和厚度、制作电光波导提供了参考数据。  (本文共143页) 本文目录 | 阅读全文>>

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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>>

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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>>