本文首先回顧硅基光子學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀,介紹了無(wú)源器件和有源器件的發(fā)展。一直以來(lái),波導(dǎo)集成度因串?dāng)_影響而難以進(jìn)一步提升,這種影響主要包括兩方面:一方面,波導(dǎo)間串?dāng)_隨波導(dǎo)之間間距減小而急劇增加;另一方面是彎曲波導(dǎo)中的串?dāng)_,由于彎曲結(jié)構(gòu)會(huì)造成光泄露,并且多種模式并存也會(huì)造成模間串?dāng)_,使得光傳輸效率降低。研究表明,亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的引入有助于硅基光子學(xué)進(jìn)一步發(fā)展,只需較少亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)層就可實(shí)現(xiàn)對(duì)波導(dǎo)雙折射的控制。近年來(lái),亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)已在分束和偏振管理器件中得到廣泛應(yīng)用。本論文通過(guò)引入亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的方式來(lái)增加器件優(yōu)化自由度,結(jié)合數(shù)值計(jì)算方法(FDTD)及仿真優(yōu)化算法(遺傳算法,粒子群優(yōu)化等),分別對(duì)串?dāng)_抑制和多模復(fù)用進(jìn)行研究。硅波導(dǎo)是硅基光子學(xué)中的基礎(chǔ)元件,而波導(dǎo)間串?dāng)_是影響波導(dǎo)集成度的關(guān)鍵問(wèn)題之一。目前,已經(jīng)有多種方法被用于抑制串?dāng)_,包括等離子體結(jié)構(gòu)、光子晶體波導(dǎo)及縫隙波導(dǎo)等,它們多以耦合長(zhǎng)度作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。本工作主要是在相鄰波導(dǎo)之間引入非均勻亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu),以此來(lái)實(shí)現(xiàn)提升耦合長(zhǎng)度的目的。亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的數(shù)量及相對(duì)位置可以對(duì)串?dāng)_抑制效果產(chǎn)生不同影響。采用計(jì)算優(yōu)化方式,結(jié)合粒子群算法和電磁仿真軟件MODE solution...

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.2 基于亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的分束器

偏振控制在硅基光子學(xué)變得越來(lái)越重要,典型的器件包括偏振分束器（PolarizationBeamSplitter,PBS）、偏振轉(zhuǎn)換器（PolarizationRotator,PR）、偏振定向耦合器等。傳統(tǒng)的偏振調(diào)控器件在設(shè)計(jì)方面具有很大的挑戰(zhàn)性,能用于調(diào)整的參數(shù)相當(dāng)有限,并....

圖1.3 基于亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的偏振管理器件

圖1.2基于亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的分束器1.2.3亞波長(zhǎng)技術(shù)在抑制串?dāng)_方面的發(fā)展

圖2.1 不同的矩形波導(dǎo)結(jié)構(gòu) [82]

在后續(xù)研究中,本文主要以線波導(dǎo)為主。為了支持TE基模傳輸,需要設(shè)置合適的條形波導(dǎo)寬度。如圖2.2所示,波導(dǎo)寬度在400-500nm變化,高度為220nm時(shí),可以支持TE基模的傳輸。圖2.2不同模式下,有效折射率與波導(dǎo)寬度的關(guān)系[53]

圖2. 2 不同模式下,有效折射率與波導(dǎo)寬度的關(guān)系 [53]

圖2.1不同的矩形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)[82]自從麥克斯韋在19世紀(jì)建立電磁場(chǎng)方程組,統(tǒng)一電磁場(chǎng)理論之后,麥克斯韋方程組已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用,包括光通信、光傳感、移動(dòng)通信、無(wú)線通信、無(wú)線電技術(shù)等,有著舉足輕重的作用。同樣的對(duì)于光波導(dǎo)中的光場(chǎng)分析也需要用到麥克斯韋方程組。在硅基光子學(xué)中,....

本文編號(hào)：4045868