一、Research of Asymmetric Y-Branching Total Internal Reflection All-Optical Switch（论文文献综述）
牛东海[1]（2021）在《基于聚合物材料的MZI型光波导热光器件研究》文中研究指明近年来,大数据、云计算、5G通信等新兴技术飞速发展,人类社会已然进入了新的信息时代。信息时代的到来,不仅为人类的生活带来的极大的便利,方便了人类交流,而且使得物品之间实现了互通互联,向着智能化方向发展。这些变化促使着现代社会对信息传输和处理的需求与日俱增,催生了光网络向着高集成度、低功耗、大带宽、低时延等方向发展,光波导器件作为光网络领域的重要元器件,具有重要的应用潜力并受到国内外的广泛关注和研究。对于光波导器件而言,其结构是多种多样的,并且不同的结构可以实现对光信号的个性化调制。通常来说,可以通过设计不同的结构进而实现不同的功能。在众多的光波导结构中,MZI（Mach-Zehnder Interferometer）是光波导器件设计中常用且简单的结构,因其可以实现较为简单的制作过程而被广泛应用于光开关、光传感器、滤波器、波分复用器、模分复用器等器件的设计。本文以MZI结构以及热光效应为基础,研制了工作在1550 nm和850 nm波长下的热光开关以及长度非对称、宽度非对称和材料非对称的温度传感器件。此外,本文以聚合物材料为基础,结合其热光系数大、成本低、生物兼容、易于制备等优势,来降低热光开关的功耗或者增加温度传感器的灵敏度。在设计过程中,我们将结构设计、理论分析、器件制备、功能测试等内容贯穿其中。现将本论文的主要工作总结如下:1.在理论分析阶段,我们先以光波导模式理论作为基础,通过有效折射率法推导了非对称三层平板波导、矩形波导以及脊形波导的模式特性。然后通过对公式的分析详细介绍了光波导器件所涉及的热光效应。最后以光开关为例,介绍了MZI结构及其工作原理。2.针对1550 nm的工作波长,我们在硅衬底上采用传统的半导体工艺制备得到了聚合物光波导型热光开关。通过采用具有较大热光系数的聚合物NOA 73作为波导芯层材料,具有较大热导率的无机材料二氧化硅作为波导下包层,实现了在降低开关功耗的同时较小的响应时间。此外,我们在MZI结构的平行传输臂两侧引入空气隔离槽结构并且通过对电极宽度的优化来进一步减小开关功耗。通过实验测得器件的功耗是1.7 m W,消光比是23.27 d B,上升时间和下降时间分别为177.5μs以及175.7μs。3.针对850 nm的工作波长,我们首先理论分析了波导芯层尺寸、上/下包层厚度以及电极宽度对所设计热光开关性能的影响,然后以优化得到的波导尺寸制备了不同电极宽度的热光开关。在器件的制备上,通过采用全聚合物材料作为波导的包层和芯层,仅仅通过湿法刻蚀即可完成对器件结构的制备,极大地简化了工艺流程。本器件的制备材料均为聚合物,有望在柔性显示、可穿戴设备等领域得到应用。经过测试,在850 nm的工作波长下,热光开关的功耗是4.5 m W,消光比是26.5 d B,上升时间和下降时间分别为400.0μs以及600.0μs。4.提出了一种基于MZI结构的长度非对称温度传感器。较大的长度差虽然有利于增加传感器的灵敏度,但是也会造成器件损耗以及尺寸的增大。我们先从理论上优化得到了最佳的长度差,然后通过实验制备得到了具有不同长度差和波导芯层材料的传感器件,以验证MZI两个干涉臂之间的长度差以及波导芯层材料对所设计传感器温度灵敏度的影响。最终通过优化设计,在25℃-75℃的测试温度范围内,我们所设计的温度传感器可以实现的最大灵敏度为-431 pm/℃。这种结构的温度传感器具有结构简单、易于制备、成本低等优势,且较大的温度探测范围使其能得到更广泛的应用。5.提出了一种基于MZI结构的宽度非对称温度传感器,并通过全矢量有限差分方法研究了MZI两个干涉臂之间的宽度差以及波导上包层材料对所设计传感器温度灵敏度的影响。最终通过优化设计,在25℃-27℃的温度范围内可以实现的最大灵敏度为30.8 nm/℃。这使得温度传感器的灵敏度相较于之前的设计提升了多个数量级,因而对周围温度变化极其敏感。这种结构的温度传感器具有灵敏度大、结构简单、成本低、柔韧性的特点,但也因为其较大的灵敏度使得能够监测的温度范围有限。这种传感器可以被应用于生物和化学传感领域。6.提出了一种基于MZI结构的材料非对称温度传感器,并论证了当在其MZI的两个干涉臂中填入具有不同热光系数且折射率相近的材料时,能够表现出对温度的敏感特性。在本次设计中,我们面向于微流控系统的应用,将测试温度设定为从37.0℃到37.6℃变化,以迎合生物培养过程中培养环境所需要的温度范围。在器件的制备过程中,我们首先刻蚀得到PMMA凹槽然后通过两次填入波导芯层材料的方法得到材料非对称的波导结构。通过选择折射率相近的两种聚合物材料EpoClad和NOA 73以实现光信号在传输过程中由于材料转换所引起的损耗。经过测试,器件的温度灵敏度为-1.685℃-1,对温度的上升时间为511.6μs,下降时间为551.9μs。这一测试结果使得所设计传感器能够应用于对生物培养环境温度的实时、高精度监测。
翟嘉祜[2]（2020）在《基于热光效应的光开关-复用器设计与仿真》文中认为随着人工智能、物联网、5G等新技术的兴起,高速通信带来了网络数据的剧增,当今的光纤通信系统急需提高传输容量、完善网络功能、实现信息传输的高灵活性。结合光开关和光波分复用技术的优势,可在同一根光纤内同时传递多路信号,做到信号之间的独立切换、互不干扰,进一步提升信息的逻辑处理能力和信息传输速率及容量。本论文运用弯曲波导、光开关、光复用器等基本光波导器件,设计了具有光路连续切换以及光复用功能的集成光波导芯片。可以实现对1.55?m、1.3?m波长光信号的切换、耦合及复用功能,提高光器件的集成度,降低光网络系统的建设及维护成本。本文具体的工作有:（1）选用具有优良热光特性的紫外固化胶（Norland Optical Adhesive,NOA）和聚合物氟化环丁烯（PFCB）,分别设计了Y分支热光开关、定向耦合型热光开关和弯曲波导。（2）优化了Y分支热光开关、定向耦合型热光开关和弯曲波导。实现了各个器件对特定波长信号传输能量的最大化,开关在低功率的驱动下,可以在低串扰状态下连续输出或切换光通道。（3）通过模块组合得到一个具有光路切换以及复用功能的集成光波导芯片。芯片整体长为15000?m,宽901?m。实现了对1.3?m和1.55?m信号的切换和复用,输出端的能量透过率可达0.97330.9314,对应的插入损耗为171.00.308 dB。Y分支热光开关在电极温度提高20K时,在0.1ms时间内,完成对1.55?m信号的切换,驱动功率为5.9mW,最低串扰为-18.32dB。定向耦合型热光开关在电极温度提高18K时,在0.17ms时间内,完成对1.55?m信号的切换,驱动功率为2.3mW,最低串扰为-30.96dB;当工作波长为1.3?m的信号,在0.149ms时间内,电极温度提高14K时,可实现对其进行光路切换,驱动功率为2.18mW,最低串扰为-24.28dB。复用器在变化电极功率的条件下,可连续改变1.3?m、1.55?m复用信号的功率,能量透过率可达0.9800。结果表明所设计的集成光波导芯片达到低功耗、低串扰、低损耗的设计要求。
倪斌[3]（2020）在《硅基片上偏振调控及复用/解复用器件研究》文中研究表明近年来,云计算、物联网等新兴技术的快速发展对通信传输网络与信息处理系统提出了更高的要求。集成硅光子器件凭借与互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺兼容、结构紧凑、成本低廉、可靠性高、可实现光电混合集成等显着优势,在光通信、光互连、数据中心、5G无线通信、新型雷达、高性能计算等众多领域愈发受到青睐。当前,片上偏振调控和复用传输技术是硅光子学的研究热点,前者可合理调控集成光子回路（PICs）内信号的偏振态以实现偏振透明传输,而后者可有效提高PICs内数据传输容量以突破带宽瓶颈。为进一步扩充高性能集成硅光子功能器件库,本文围绕上述两个方向开展相应的研究工作。首先,综述了集成光学技术的发展,重点介绍了集成光学中常用的材料平台,包括纳米线、槽波导、混合等离子体波导、亚波长光栅波导等在内的硅基微纳波导结构,面向片上光互连的偏振调控及复用技术及研究进展,并描述了相关器件的主要性能参数指标,总结了本文的主要工作和创新点。其次,介绍了光波导基础理论,介绍了研究工作中采用的光波导及光子器件模式特性及传输特性数值分析方法,包括有限元法、频域有限差分法、时域有限差分法等,并简述了这些方法的基本计算处理过程、适用范围、边界条件等内容。再次,针对硅基混合等离子体波导中的偏振相关性,提出了一种非对称定向耦合器型偏振分束器。定向耦合器结构包含混合等离子体波导和薄条形波导,其中条形波导仅支持单一偏振模式,使得耦合区内波导间距可缩短为零,不仅大幅缩短了偏振分束器的尺寸而且一定程度上降低了器件的制作难度。该器件耦合长度仅约为1.2μm,是目前已知最短的偏振分束器之一。接着,开展了硅基片上起偏器的系列研究,针对硅基条形波导和槽波导提出多种有效的器件设计方案。采用三波导定向耦合器结构提出一种条形波导起偏器,该器件结构紧凑,插入损耗极低（小于0.1 d B）,且可通过多次级联获得更优性能。针对硅基槽波导共设计三种起偏器结构,分别为基于定向耦合器的紧凑型起偏器、基于定向耦合器的易制作型起偏器以及基于亚波长光栅波导型起偏器。其中,前两者采用模式衰减原理而最后者采用模式截止原理。经优化设计,上述槽波导起偏器均具有高消光比、低插入损耗、大工作带宽等特性。接着,在前述偏振调控器件的研究基础上,结合特定应用中对光功率均分的需求,利用亚波长光栅波导以及混合等离子体布拉格光栅提出一种兼具偏振选择和功率分配两种功能的新型硅光子集成器件。该器件主要由亚波长光栅型光功分器以及位于其上方的周期变化金属结构构成,本文对上述结构进行了详细地设计和优化,并给出了器件的关键性能参数。该器件设计灵活、结构紧凑且性能优异,可用于构建包括光调制在内的多种硅基片上光学系统。然后,对硅基片上复用/解复用器件进行了相关研究。主要针对波分复用和模分复用技术,共提出两种紧凑型复用/解复用器设计方案,分别为基于嵌入亚波长光栅波导的定向耦合器型近红外/中红外波分解复用器及基于非对称定向耦合器型模分复用器。对于上述器件,详细介绍了器件结构以及工作原理,给出了最优的器件性能并分析了关键结构参数的制作容差。所设计的两种器件在综合性能及整体尺寸方面均具备一定优势,可用于片上光互连系统中以进一步提高数据传输容量。最后,对全文主要研究内容进行了总结并给出了未来工作展望。
陈楷旋[4]（2020）在《硅基波导系统模场调控及应用》文中研究表明硅基光互连在未来大数据和超级计算时代扮演着重要的角色,主要解决短距离光通信带宽、成本、功耗等问题,得益于硅光的高集成度、CMOS工艺兼容、易于与其他材料平台混合集成等优点。其中提高光互连通信容量技术中应用较多的是波分复用技术,而片上模式复用或偏振复用产业利用尚未成熟,需要进一步探索提高硅光器件的性能,特别在模式复用、偏振控制、光场传输控制上。本文在硅基平台上对波导系统模场的调控进行研究,包括对对称型耦合波导系统不同模式传播常数的比例关系的控制,利用亚波长结构对偶对称模和奇对称模色散的调控,利用亚波长结构等效各项异性特性对波导不同偏振态下倏逝波的调控,引入平板结构对耦合波导系统模式有效折射率虚部的控制。并应用于硅基光互连里所需的信号复用和路由控制的关键技术如模式复用、多模分束、多模光开关、偏振分束以及模场的时间非对称传输等。具体地,本文提出基于密集波导阵列（DPWA）总线同时控制和路由多个模式的概念,设计并实验验证了同时实现多个模式的3dB分束和光开关,在简化网络系统路由、共享开关资源减小功耗和减小尺寸有重要的意义。我们还丰富和发展了模式复用的概念,提出以宽度一样的密集波导阵列（DPUWA）作为模式复用总线波导,除了本身可以作为总线传输多模信号外,还可以更加灵活地处理多模信号,比如交叉或弯曲等。利用亚波长光栅结构,调控耦合波导的偶对称模和奇对称模的色散关系,大幅度提高了多模3dB耦合器和多模光开关的工作波长带宽。利用亚波长光栅等效各向异性性质,调控耦合波导的不同偏振下的倏逝波的衰减系数,并以此结合级联结构设计了高性能的偏振分束器,其设计结果是已报道结构难以实现的。最后,通过引入平板结构,实现对耦合波导模式有效折射率虚部的调控,用模式演变的方法解释了时间非对称光传输,并突破了传统的实现时间非对称需要环绕奇点的不对称结构的设计,提出实现时间非对称的关键因素,并以此设计了对称结构下光场的时间非对称传输。本文提出的相位的非绝热跳变的关键因素和对称型的结构实现时间非对称转换的设计具有一般性,可以应用于其他非厄米耦合系统,引入增益,可以实现对光的定向传输的控制。
吴淑雅[5]（2019）在《非线性全光二极管传输特性研究》文中研究表明光的非互易传输是全光信息处理的基础,与具有p-n结的电子二极管非常类似,全光二极管（AOD）允许光仅在一个方向上传输,在相反方向抑制光传输,因而在全光计算、激光技术、全光信息处理等领域具有广泛的应用前景。理想的全光二极管不仅与半导体CMOS工艺兼容,而且应同时具有超高的传输对比度（定义为在相同条件下的正向和反向入射信号的透射强度比）、较大的工作带宽和高透射率。当前Fano共振广泛用于实现高传输对比度,然而,谐振增强型非线性二极管的工作带宽很小（通常小于0.005nm）,因此其应用受到限制。另一方面,在全光信号处理中,有时我们希望全光二极管的导通方向可以受控反转,以实现更为灵活的光操控。然而当前实现它的物理机制还很少,而且其可控反转只能针对不同频段的信号光,而不能实现同一信号光的受控反转。针对这些问题,我们从理论上和仿真实验上,提出了一种基于非线性光子晶体微腔和非对称波导的新型全光二极管,实现了较大的传输对比度（超过20dB）、较大的工作带宽（超过7nm）和较高的单向透射率（大于80%）的全光二极管,并且首次实现了对于同一信号光导通方向的受控反转。本文的主要内容以及研究成果简述为以下几个方面:第一章简要介绍了光子晶体的基本概念、重要的特性以及相关的应用,阐述了实现光非互易传输的主要方法和研究现状。第二章结合麦克斯韦方程组和光子晶体的电磁理论知识,文章介绍了平面波展开法和时域有限差分法（FDTD）,并重点介绍在2D情况下FDTD计算方法。第三章采用专业仿真软件搭建基于光子晶体微腔-波导非对称结构的全光二极管（其中光子晶体波导由一行半径缩小的圆形Si材料微介质柱形成）。在线性情况下,研究微介质柱的半径尺寸变化对波导透射谱的影响以及对前后波导与微腔之间的耦合系数的影响,从而对其结构进行优化设计,为后面研究非线性情况下的AOD铺垫。第四章利用非线性微腔-波导非对称耦合结构实现全光二极管。我们重点介绍了本论文研究所基于的理论——非线性时域耦合模理论,在光子晶体微腔当中引入Kerr效应,由于局域特性,使得非线性效应在腔内变得越来越明显,使得谐振腔当中折射率n随着光强I的不断增大而增大,这将导致微腔的谐振频率发生红移,不断地向长波长方向移动。为了使入射信号光与谐振腔的谐振频率发生共振,入射信号光的频率?应该需要略小于微腔频率?0。在基于第三章优化设计的基础上,我们研究了在?（16）等于?（17）和?（16）不等于?（17）的两种情况下的透射光谱情况,首次提出了在相同波长下实现了工作的可逆AOD,这对于信号处理非常重要。经过仿真,我们获得了能够同时实现高透射率、高对比度和宽工作带宽的AOD。第五章利用相似的机制原理,我们设计了另一种微腔-波导非对称结构,通过不断调整腔壁与微腔之间的距离,使得前后波导与微腔之间的耦合系数形成显着差异,同样也实现了具有较高的透射率（平均透射率超过60%）、较高的对比度（接近20dB）和较宽的工作带宽（超过5nm）的全光二极管。
刘丹丹[6]（2018）在《定向耦合器型热光开关的设计》文中研究表明随着人们信息交流量的巨增,对传送网络的速度、容量、可靠性等要求越来越高,因此光开关等光网络器件便受到了广泛关注。论文首先介绍了光开关的研究意义,列举了光开关的分类,介绍了光开关的研究进展及发展现状。以麦克斯韦方程组为依据,建立了热光开关的热学模型,结合聚合物材料的优势,选择出了适合的聚合物材料,根据材料特性给出了热光开关的设计过程,并设计模拟了低功耗、低串扰的定向耦合器型热光开关。论文在简述了紫外固化胶（Norland Optical Adhesive,NOA）和聚合物材料氟化环丁烯（PFCB）的基础上,设计了聚合物条形波导定向耦合器型热光开关。利用它们优良的材料特性及光学性能构建光波导结构,通过热光效应,光束传播法等原理进行计算模拟。首先对热光开关结构尺寸进行优化,找出最佳电极位置及尺寸。然后分析了各种结构参数对开关性能的影响。再优化设计弯曲波导并得到合适的Cos-Bend型弯曲波导,当Cos-Bend型弯曲波导分支间距为350μm,直波导长1490μm时符合设计要求;此时弯曲波导长度为2100μm,热光开关的总长度为5870μm。随后对构建的热光开关进行整体性能优化,得出热光开关的最佳结构参数范围,当开关处于室温时,具有-51.6dB的超低串扰;当开关的工作温度为7K时,开关电极的消耗功率为0.743mW,开关时间为0.428ms,串扰为-17.41dB,结果表明所设计的热光开关达到低功耗低串扰的要求。
曲禄成[7]（2015）在《硅基聚合物热光开关及开关阵列的研制》文中提出随着光通信技术的飞速发展，全光网络应运而生，而光开关及开关阵列在其中发挥着至关重要的作用，因此研究人员对光开关及开关阵列开展了大量的研究。在光开关类型方面，平面波导型光开关与传统的机械式光开关相比，在尺寸、可靠性、抗干扰性、成本等方面具有明显优势；在材料方面，新兴的聚合物材料与无机材料相比，具有种类多、价格廉、工艺简单、功耗低、热光系数大等特点，更适合制备功耗低且响应速度快的光开关。目前热光开关的研究方向主要是降低功耗、提高响应速度、研制集成度高的大规模开关阵列，针对这几方面的需求，本论文采用聚合物材料对MZI和TIR两种结构的热光开关进行了系统的研究。MZI型热光开关具有结构简单且功耗低的优势，适合研制低功耗且响应快速的热光开关。为了进一步提高热光开关的响应速度，论文采用导热系数大的无机SiO2为下包层，制备了基于Polymer/SiO2复合结构的MZI型热光开关，响应时间仅为200μs；为了大幅降低热光开关的功耗，论文采用导热系数小且厚度容易控制的有机聚合物为下包层，制备了三层聚合物结构的MZI型热光开关，通过优化下包层厚度得到功耗仅为2.59mW的热光开关，该项指标与同类聚合物热光开关相比，具有非常明显的优势。TIR型热光开关具有结构紧凑且工艺容差大的优势，适合研制大规模开关阵列。论文采用聚合物材料设计并实验制备出功耗约为50mW，直通态和交叉态串扰均小于-22dB的2×2TIR型热光开关，并以2×2TIR型热光开关为基本开关单元进行级联，研制出结构新颖的3×3TIR型热光开关阵列，测试结果显示器件实现了3个端口间的光路切换功能。在此基础上，论文对更大规模TIR型开关阵列拓扑结构进行了设计，极大地减少开关单元数目的同时，有效地提高了开关阵列集成度，为研制更大规模开关阵列奠定了基础。
赵佳特[8]（2010）在《硅基载流子注入型全内反射光波导开关的研究》文中认为光开关是光交换等系统中的关键器件。长期以来,人们提出了很多制作光开关的方法。其中全内反射光开关,以其数字响应、波长偏振不敏感,长度较短等特点得到了人们的普遍关注。同时硅基CMOS工艺在微电子领域非常成熟,被普遍用于微电子超大规模集成电路的制作过程中。如果能用硅基CMOS工艺来制作集成光电子器件,那么将会使集成光学在产业化的道理上迈进一大步。本文的工作是基于标准CMOS工艺和SOI材料制作小截面的全内反射光开关。在试制过程中我们发现,传统的大截面的全内反射光开关的制作方法在小截面的全内反射光开关制作过程中会存在许多问题,主要是反射区上注入铝电极结构对光开关器件静态特性的严重影响以及热光效应对动态性能的影响等,并针对这问题开展研究和提出改进光开关结构。对金属电极对静态性能的影响与热光效应对动态性能的影响进行了定量的分析。分析表明,对于直接在脊波导上制作注入电极,由于金属电极的等效复折射率影响,使得全内反射光开关在不加电压的静态状态下存在一个固有的“静态镜面”,从而使光路发生偏转而不能从直通输出端口输出。如果为了消除这一现象而加大分叉角的话,这又将需要大的注入载流子浓度,这样由于严重的温升导致的热光效应作用,使得光开关性能降低。这些现象在大截面的全内反射光开关中影响不大,但是当截面较小时（波导层小于2.5μm厚度）,这些作用将严重影响器件性能,甚至使其不能正常工作。为了消除上述两点的影响,本文提出一种改进型的全内反射光开关的设计思路。该器件采用一次深刻蚀与一次浅刻蚀,从而屏蔽掉“静态镜面”的影响。同时,这种设计可以使得电极宽厚的限制性变小,从而可以通过加宽电极以实现较好的散热,减小热光效应的影响。
余辉[9]（2008）在《全内反射型光波导开关的研究》文中进行了进一步梳理光开关是光交换等系统中的关键器件,长期以来人们提出了很多种设计方案,但到目前为止还没有哪一种方案各方面的性能都能满足商用要求,因此研制高性能的光开关也就成了工程界急待解决和最有挑战性的课题之一。采用全内反射结构的光波导开关,因其相对于传统机械式和微机械型（MEMS）光开关天然的速度优势,以及数字式响应、结构紧凑、波长偏振不敏感等优点,有望成为能满足光交换系统要求的一种开关结构。对全内反射型光波导开关的研究已有30年,在多种材料上都设计和制作过这种结构的光开关,但其性能一直不理想。这其中的一个重要原因就是人们对全内反射型光开关的工作机制缺乏深刻的认识,关于它的理解一直停留在自由空间中常规的光束反射问题。事实上,由于全内反射型光波导开关中光束的反射存在以下特殊性:1.入射光为窄光束;2.入射角接近90°;3.被反射同时光束还受到波导的限制;4.反射区的折射率变化常为二维梯度分布。因此它的工作机制远比自由空间中的常规光束反射问题复杂,也不能简单地由目前普遍采用的角谱展开法进行分析。本论文的目的是为提高全内反射型光波导开关性能,系统地建立能描述其工作机制的分析方法并指导器件设计和制作,在理论和实验二方面都对全内反射型光波导开关进行深入研究。本论文主要在以下三个方面做出了有创新意义的理论工作:1.本文提出了广义的平面波反射与透射的研究思想,并给出了严格的电磁场理论证明,解决了长期以来关于掠入射极限情况下的古斯汉欣位移的争论,此外还具体分析了窄光束掠入射时的频谱叠加效应。这一工作不仅可以帮助理解全内反射型光开关的工作机制,它对于处理劳埃德镜等类似的光学问题也具有指导意义。2.本文提出利用模式展开法来分析受限空间中光束的反射,指出了全内反射型光开关中反射的本质是奇阶模和偶阶模之间的简并。并针对全内反射型光开关功耗较大这一弊端,提出在设计时通过控制模式激励来降低其工作对折射率下降的要求。3.本文具体结合聚合物热光效应分析光在折射率二维梯度下降场中的反射。在推导热场分布解析表达式的基础上,本文利用射线法来计算光在热场中的反射轨迹。指出由于折射率在竖直方向的不均匀,不同水平面上的光线反射轨迹不同,最终导致光束在反射后被展宽。根据该展宽规律,全内反射型光开关的结构必须做出相应的调整。大部分实际的反射问题中反射区的折射率都是二维梯度变化的,本文给出的分析思路对研究这些问题都是有借鉴意义的,如本文提出的一种基于全内反射机理的2×3光开关新结构。基于以上三个理论模型,实验方面本文分别利用热光效应和载流子注入效应进行了工作波长为1.55μm的全内反射型光波导开关的制作和测试。首先,本文成功地在有机聚合物（丙烯酸氟化树脂）材料上制作了2×2的热光全内反射型光开关单元。测试结果表明,功耗在80mw时,开关的消光比高于35dB,同时开关的速度在5ms左右。此外,本文对传统的2×2结构做了改进,通过设置分段工作的电极实现了利用全内反射原理完成光在三个端口间的切换,成功制作了2×3的光开关单元。另一方面,本文还进行了化合物半导体材料上的高速全内反射型光开关的初步制作。本文设计并生长了GaAs/GaAlAs双异质结材料,摸索了化合物半导体材料上的光波导器件制作工艺,并与北京半导体所合作,进行了一次完整的流片。流片结果中观察到了初步的光路切换现象,并且器件的响应时间在70ns以下,初步实现了高速的目标。最后,本文基于W型五层波导的零阶TE模截止特性,提出了一种能用作门开关或可变光衰减器的具有可调滤波特性的调截止型调制器方案。相较于已报道的其它类型的调截止型调制器,它具有尺寸小、工艺简单、适宜于高密度集成等优点。
肖彩侠[10]（2007）在《非对称电极Y分叉型1×2 Ti：LiNbO3数字光开关研究》文中指出人们对光网络容量史无前例的需求促使了光交换网、光开关及其阵列的发展。铌酸锂作为制作光开关的衬底材料，因为其良好的电光系数、易于制作的特性和合适的价格，已经被广泛研究了几十年。除此之外铌酸锂基制作的开关速度非常快，达到纳秒量级。它的发展方向主要是低端口快速光开关阵列。本论文首先综合比较了制作开关的各种材料、结构和开关效果，然后结合本实验室现有的条件，选择了Ti∶LiNbO3波导作为我们的研究对象，提出一种关于非对称电极低串扰1×2数字光开关的新型设计。它是在Y分叉后端引入S弯曲波导电光可变光衰减器（Variable Optical Attenuator VOA），通过在Y分叉处的非对称电极和弯曲波导的弯曲电极施加相同的同步电压，可以控制光的传播通道，实现较低的串扰。S弯曲波导结构在其相应弯曲部位配以共面电极，可以用来增大辐射损耗进而降低串扰。通过理论研究和软件模拟，确定了单模波导传输条件，选取合适的Ti条厚度60nm，扩散时间9～10h，波导宽度6～7μm等。本文对S型VOA的半径，波导宽度，弯曲形状等因素对弯曲波导型作了研究，在较低电压下，VOA实现了＞20dB的消光比，插入损耗也比较小，符合我们设计的目的。优化后的开关设计参数为：开关有效长度约27mm，Y分叉角为0.18°，电极边缘最佳间距3.5μm，VOA长12mm。采用有限差分光束传播方法来分析。Beamprop软件计算得到的结果为：使用TM模调制，在光波长为1.55μm时、外加驱动电压为6V左右时，得到了＜-30dB的串扰值，比不带VOA的开关串扰小约5dB。在实验方面，我们也对光刻、剥离、磨片等工艺步骤进行了探索，找到了较好的工艺参数。但由于时间和实验条件的限制，目前实验完成了波导制作和通光测试，下一阶段电极制作有待继续。
二、Research of Asymmetric Y-Branching Total Internal Reflection All-Optical Switch（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Research of Asymmetric Y-Branching Total Internal Reflection All-Optical Switch（论文提纲范文）
（1）基于聚合物材料的MZI型光波导热光器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 集成光学的研究进展 |
| 1.2.1 集成光学研究现状 |
| 1.2.2 集成光学常用材料及相关特性 |
| 1.3 光开关的分类及研究进展 |
| 1.3.1 光开关的分类 |
| 1.3.2 聚合物热光开关的研究进展 |
| 1.4 光波导温度传感器的分类及研究进展 |
| 1.5 本论文主要工作及创新点 |
| 第二章 聚合物平面光波导器件的理论基础 |
| 2.1 平面光波导理论 |
| 2.1.1 三层平板波导理论 |
| 2.1.2 矩形波导 |
| 2.1.3 脊型波导 |
| 2.2 热光效应 |
| 2.3 MZI型光开关工作原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于聚合物平面光波导的低功耗热光开关 |
| 3.1 面向长距离光通信领域的低功耗热光开关 |
| 3.1.1 面向长距离光通信领域的低功耗热光开关的设计 |
| 3.1.2 面向长距离光通信领域的低功耗热光开关的制备 |
| 3.1.3 面向长距离光通信领域的低功耗热光开关的测试 |
| 3.2 面向短距离光通信领域的低功耗热光开关 |
| 3.2.1 面向短距离光通信领域的低功耗热光开关的设计 |
| 3.2.2 面向短距离光通信领域的低功耗热光开关的制备 |
| 3.2.3 面向短距离光通信领域的低功耗热光开关的测试 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于非对称MZI结构的光波导温度传感器 |
| 4.1 干涉臂长度非对称温度传感器 |
| 4.1.1 干涉臂长度非对称温度传感器的设计 |
| 4.1.2 干涉臂长度非对称温度传感器的制备 |
| 4.1.3 干涉臂长度非对称温度传感器的测试 |
| 4.2 干涉臂宽度非对称温度传感器 |
| 4.2.1 干涉臂宽度非对称温度传感器的设计 |
| 4.2.2 干涉臂宽度非对称温度传感器的制备 |
| 4.2.3 干涉臂宽度非对称温度传感器的测试 |
| 4.3 干涉臂材料非对称温度传感器 |
| 4.3.1 干涉臂材料非对称温度传感器的设计 |
| 4.3.2 干涉臂材料非对称温度传感器的制备 |
| 4.3.3 干涉臂材料非对称温度传感器的测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结及展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（2）基于热光效应的光开关-复用器设计与仿真（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光开关与波分复用技术的作用 |
| 1.2 光开关的分类 |
| 1.2.1 电控光开关 |
| 1.2.2 其他类型的光开关 |
| 1.2.3 聚合物热光光开关 |
| 1.2.4 热光开关的研究进展 |
| 1.3 光分复用技术分类 |
| 1.3.1 光波分复用技术(OWDM) |
| 1.3.2 光码分复用技术(OCDMA) |
| 1.3.3 光时分复用技术(OTDM) |
| 1.3.4 光频分复用技术(OFDM) |
| 1.3.5 光副载波复用(OSCM) |
| 1.4 光分复用器的研究 |
| 1.4.1 光分复用器的研究进展 |
| 第二章 设计原理与理论分析 |
| 2.1 平面光波导理论 |
| 2.1.1 三层平板波导 |
| 2.1.2 矩形波导 |
| 2.2 定向耦合器原理 |
| 2.3 Y分支波导原理 |
| 2.4 基于有限差分法的光束传播法(FDM-BPM) |
| 2.5 热光效应 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 系统设计与模拟 |
| 3.1 热光开关-复用器的设计 |
| 3.1.1 设计原则 |
| 3.1.2 材料的选用 |
| 3.2 Y分支热光开关的设计及优化(工作波长1.55?m) |
| 3.2.1 Y分支型热光开关截面结构的设计(横截面设计) |
| 3.2.2 电极宽度的优化 |
| 3.2.3 Y分支水平结构的设计(水平布局设计及优化) |
| 3.3 弯曲波导的设计及优化 |
| 3.4 定向耦合器型热光开关的设计及优化(工作波长1.55?m和1.3?m) |
| 3.5 复用器的设计及优化(工作波长1.55?m、1.3?m) |
| 3.6 热光开关-复用器芯片系统分析 |
| 3.7 小结 |
| 第四章 总结与展望 |
| 4.1 总结 |
| 4.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（3）硅基片上偏振调控及复用/解复用器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩略词表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 集成光子学概述 |
| 1.1.1 集成光学与光互连的兴起 |
| 1.1.2 PIC材料平台 |
| 1.1.3 硅基PIC集成方式及波导结构 |
| 1.2 硅基偏振调控及复用/解复用器件 |
| 1.3 本文主要内容和创新点 |
| 参考文献 |
| 第二章 光波导基本理论与常用数值分析方法 |
| 2.1 光波导基本理论 |
| 2.2 常用数值分析方法 |
| 2.2.1 有限元法 |
| 2.2.2 频域有限差分法 |
| 2.2.3 时域有限差分法 |
| 2.3 边界条件 |
| 2.4 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第三章 硅基非对称定向耦合器型偏振分束器 |
| 3.1 混合等离子体波导偏振调控需求 |
| 3.2 结构与工作原理 |
| 3.3 器件结构参数优化 |
| 3.4 传输特性与制作容差分析 |
| 3.5 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第四章 硅基片上起偏器 |
| 4.1 基于对称三波导定向耦合器型起偏器 |
| 4.1.1 结构与工作原理 |
| 4.1.2 器件结构参数优化 |
| 4.1.3 传输特性与制作容差分析 |
| 4.2 基于非对称定向耦合器的紧凑型槽波导起偏器 |
| 4.2.1 结构与工作原理 |
| 4.2.2 器件结构参数优化 |
| 4.2.3 传输特性与制作容差分析 |
| 4.3 基于非对称定向耦合器的易制作型槽波导起偏器 |
| 4.3.1 结构与工作原理 |
| 4.3.2 器件结构参数优化 |
| 4.3.3 传输特性与制作容差分析 |
| 4.4 基于亚波长光栅波导型槽波导起偏器 |
| 4.4.1 结构与工作原理 |
| 4.4.2 器件结构参数优化 |
| 4.4.3 传输特性与制作容差分析 |
| 4.5 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第五章 硅基偏振选择型光功分器 |
| 5.1 结构与工作原理 |
| 5.2 器件结构参数优化 |
| 5.2.1 硅基1×2 光功分器结构 |
| 5.2.2 HPG中周期变化的金属结构 |
| 5.3 传输特性与制作容差分析 |
| 5.4 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第六章 硅基复用/解复用器件 |
| 6.1 基于亚波长光栅波导型1.55/2μm波分解复用器 |
| 6.1.1 结构与工作原理 |
| 6.1.2 器件结构参数优化 |
| 6.1.3 传输特性与制作容差分析 |
| 6.2 基于非对称定向耦合器型模分复用器 |
| 6.2.1 结构与工作原理 |
| 6.2.2 器件结构参数优化 |
| 6.2.3 传输特性与制作容差分析 |
| 6.3 本章总结 |
| 参考文献 |
| 总结与展望 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 攻读博士学位期间的学术成果 |
| 表格索引 |
| 图片索引 |
（4）硅基波导系统模场调控及应用（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写清单 |
| 1 绪论 |
| 1.1 集成光子芯片发展背景和现状 |
| 1.1.1 集成光学概述 |
| 1.1.2 硅基光互连 |
| 1.2 光互连中信号复用和路由控制 |
| 1.2.1 片上模式复用技术 |
| 1.2.2 片上偏振复用 |
| 1.2.3 PT对称和光场的传输控制 |
| 1.3 本论文的主要内容和创新点 |
| 1.3.1 本论文的章节安排 |
| 1.3.2 本论文的主要创新点 |
| 2 硅基纳米线波导仿真方法和制作 |
| 2.1 硅基纳米线波导仿真 |
| 2.1.1 二维平板波导理论 |
| 2.1.2 三维光波导计算 |
| 2.1.3 光场传输数值计算 |
| 2.2 硅基纳米线波导的制作工艺 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 密集波导阵列模场调控及其在模式复用中的应用 |
| 3.1 基于密集波导阵列的多模3dB耦合器 |
| 3.1.1 工作原理 |
| 3.1.2 实验结果和分析 |
| 3.1.3 任意模式的3dB耦合器 |
| 3.2 基于密集波导阵列的宽带多模光开关 |
| 3.3 波导宽度相同的密集波导阵列 |
| 3.3.1 波导宽度相同的密集波导阵列总线基本结构 |
| 3.3.2 波导宽度相同的密集波导阵列与传统多模宽波导之间的模式转换器 |
| 3.3.3 波导宽度相同的密集波导阵列交叉 |
| 3.3.4 波导宽度相同的密集波导阵列弯曲 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 亚波长光栅结构对波导系统模场调控及其应用 |
| 4.1 亚波长光栅结构的波导理论 |
| 4.2 亚波长光栅结构对耦合波导系统超模的色散调控 |
| 4.3 亚波长光栅结构对倏逝波的调控及高性能偏振分束器的应用 |
| 4.3.1 基本结构和原理 |
| 4.3.2 级联型高性能偏振分束器 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 对有效折射率虚部的调控及实现时间不对称光传输 |
| 5.1 宇称-时间对称性和光子学中的奇点 |
| 5.1.1 非厄米哈密顿系统的宇称-时间对称性和奇点 |
| 5.1.2 光子学系统的宇称-时间对称性 |
| 5.1.3 环绕奇点设计及相关应用 |
| 5.2 对称型耦合系统的时间非对称光传输 |
| 5.2.1 基本结构和原理 |
| 5.2.2 结果和分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（5）非线性全光二极管传输特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光子晶体(PC)的简介 |
| 1.1.1 光子晶体的基本概念及分类 |
| 1.1.2 光子晶体的特性 |
| 1.1.3 光子晶体的应用 |
| 1.2 实现光非互易传输的主要方法和研究现状 |
| 1.3 本论文的主要内容 |
| 第二章 光子晶体的理论基础和分析工具 |
| 2.1 光子晶体的电磁理论基础 |
| 2.2 平面波展开法 |
| 2.3 时域有限差分法(FDTD) |
| 2.3.1 时域有限差分法的一般性介绍 |
| 2.3.2 二维情况下的有限时域差分法(FDTD) |
| 2.3.3 有限时域差分法(FDTD)的稳定性条件 |
| 2.3.4 有限时域差分法的吸收条件 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 线性情况下微腔-波导非对称耦合结构的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光子晶体的基础研究 |
| 3.2.1 光子晶体波导研究 |
| 3.2.2 光子晶体微腔研究 |
| 3.2.3 波导微腔耦合方式及其理论 |
| 3.3 微腔-波导非对称结构的光学特性研究 |
| 3.3.1.微介质柱尺寸对波导透射谱的影响 |
| 3.3.2 微介质柱尺寸对微腔-波导耦合系数的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 利用非线性微腔-波导非对称耦合结构实现全光二极管 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论模型 |
| 4.2.1 非线性时域耦合模理论研究 |
| 4.3 利用非线性微腔-波导非对称耦合结构实现非互易传输 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 利用微腔-波导非对称耦合结构实现非互易光传输的另外一种方案 |
| 5.1 基于微腔侧壁精细位移的非线性全光二极管 |
| 5.2 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（6）定向耦合器型热光开关的设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光开关的作用 |
| 1.2 光开关的分类 |
| 1.2.1 电控光开关 |
| 1.2.2 其它类型光开关 |
| 1.3 热光光开关的研究进展 |
| 第二章 热光开关的理论分析 |
| 2.1 耦合模式理论 |
| 2.1.1 条形光波导的耦合理论 |
| 2.2 光波导的计算方法 |
| 2.2.1 有效折射率法 |
| 2.2.2 光束传播法 |
| 2.3 热光效应 |
| 2.4 热电极的热场分析 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 热光开关的平面结构设计 |
| 3.1 热光开关平面结构组成 |
| 3.2 热光开关材料的选择 |
| 3.2.1 热光开关加热电极的选择 |
| 3.3 热光开关单模尺寸的选择 |
| 3.3.1 定向耦合器的耦合模拟 |
| 3.4 电极位置的优化 |
| 3.5 波导间距和耦合长度的关系 |
| 3.6 弯曲波导的选择 |
| 3.6.1 Sin_Bend型弯曲波导的计算 |
| 3.6.2 Cos_Bend型弯曲波导的计算 |
| 3.6.3 S_Bend型弯曲波导的计算 |
| 3.7 小结 |
| 第四章 热光开关工作的温度 |
| 4.1 热光开关的热学模型 |
| 4.2 热光开关工作温度的选择 |
| 4.2.1 热光开关处于交叉态时 |
| 4.2.2 热光开关处于直通态时 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 热光开关的优化 |
| 5.1 金属电极宽度的优化 |
| 5.2 具有空气槽的热光开关 |
| 5.3 优化后的热光开关参数 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（7）硅基聚合物热光开关及开关阵列的研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光开关及光开关阵列的研究意义 |
| 1.2 几种类型光开关比较 |
| 1.3 典型结构热光开关的研究进展 |
| 1.3.1 MZI 型热光开关的研究进展 |
| 1.3.2 TIR 型热光开关及开关阵列的研究进展 |
| 1.4 本论文的主要工作 |
| 第二章 波导模式理论与热光开关的理论分析 |
| 2.1 波导模式理论 |
| 2.1.1 三层平板波导理论 |
| 2.1.2 脊型波导理论 |
| 2.2 热光开关的理论分析 |
| 2.2.1 热光效应 |
| 2.2.2 有源区的温度分析 |
| 2.2.3 MZI 型热光开关的理论分析 |
| 2.2.4 TIR 型热光开关的理论分析 |
| 第三章 1×1 马赫-曾德尔干涉仪型热光开关的研制 |
| 3.1 相关材料及其性能 |
| 3.2 基于 Polymer/SiO_2复合结构的 MZI 型热光开关 |
| 3.2.1 热光开关的结构 |
| 3.2.2 结构优化设计与模拟仿真 |
| 3.2.3 热光开关的制备 |
| 3.2.4 热光开关的性能测试 |
| 3.3 三层聚合物结构的 MZI 型热光开关 |
| 3.3.1 结构设计与优化 |
| 3.3.2 三层聚合物结构热光开关的制备与测试 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 2×2 全内反射型聚合物热光开关的研制 |
| 4.1 2×2 TIR 型聚合物热光开关的结构 |
| 4.2 结构优化设计与模拟仿真 |
| 4.3 TIR 型热光开关的制备及测试 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 全内反射型热光开关阵列的研制 |
| 5.1 3×3 TIR 型热光开关阵列 |
| 5.1.1 3×3 TIR 型热光开关阵列的结构 |
| 5.1.2 热光开关阵列的制备及测试 |
| 5.2 TIR 型热光开关阵列拓扑结构的研究 |
| 第六章 总结 |
| 参考文献 |
| 个人简介及文章发表 |
| 致谢 |
（8）硅基载流子注入型全内反射光波导开关的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章:绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光网络与光开关 |
| 1.3 常见的光波导开关结构 |
| 1.4 硅基光电子学 |
| 1.5 硅基载流子注入型的全内反射光开关的研究 |
| 1.6 本文的工作与意义 |
| 第二章:基础型全内反射光开关的设计制作 |
| 2.1 基本原理 |
| 2.2 器件模真与设计 |
| 2.3 器件制作及测试 |
| 2.4 失败原因分析 |
| 第三章:电极与热光热应对全内反射光开关的性能影响分析 |
| 3.1 铝电极对静态效应的影响 |
| 3.2 热效应对全内反射光开关动态性能的影响 |
| 3.2.1 SOI光器件中热光效应的影响分析 |
| 3.2.2 热光效应对全内反射光开关的影响 |
| 第四章:新型小截面全内反射光开关的设计 |
| 第五章:总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间的研究成果 |
（9）全内反射型光波导开关的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 图目录 |
| 表目录 |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 基本的光开关类型 |
| 1.3 常见的光波导开关结构 |
| 1.4 本论文的意义和工作 |
| 2 全内反射的理论分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 自由空间中窄光束的掠入射 |
| 2.2.1 广义的平面波反射与透射 |
| 2.2.2 广义平面波反射与透射的严格电磁场理论证明 |
| 2.2.3 窄光束掠入射时反射光的古斯-汉欣位移 |
| 2.2.4 窄光束掠入射时频谱交叠效应 |
| 2.2.5 窄光束掠入射时实际出射峰的侧向偏移 |
| 2.3 受限制空间中光束的反射 |
| 2.3.1 耦合模展开法分析受限制空间中光的反射 |
| 2.3.2 受限制空间中光的反射机制 |
| 2.3.3 基于模式简并原理的全内反射型光波导开关的分析与设计 |
| 2.4 光在折射率二维梯度下降场中的反射 |
| 3 热光型聚合物材料上的全内反射型光波导开关 |
| 3.1 聚合物热光型器件中的热场分布 |
| 3.1.1 稳态场的求解过程 |
| 3.1.2 瞬态场的求解过程 |
| 3.1.3 温度场的稳态分布和时间响应 |
| 3.2 热光效应下反射光的展宽 |
| 3.3 基于展宽原理的全内反射型光开关的设计 |
| 3.4 器件制作和测试 |
| 3.4.1 聚合物热光全内反射型2×2光波导开关的工艺制作 |
| 3.4.2 聚合物热光全内反射型2×2光波导开关的性能测试 |
| 3.5 一种新型的基于全内反射原理的2×3光开关 |
| 4 GaAs/GaAlAs双异质结材料上的载流子注入型全内反射光开关 |
| 4.1 半导体异质结 |
| 4.2 载流子注入引起的折射率改变 |
| 4.3 GaAs/GaAlAs双异质结材料的设计 |
| 4.4 有源层的载流子分布 |
| 4.5 工艺制作流程 |
| 4.6 测试结果及分析 |
| 4.6.1 静态测试结果 |
| 4.6.2 动态测试结果 |
| 4.6.3 测试小结 |
| 5 基于W型五层平板波导的具有可调滤波特性的调截止型调制器 |
| 5.1 W型对称五层平板波导零阶TE模的截止特性 |
| 5.2 基于W型GaAlAs/GaAs外延层材料的调截止型调制器 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 存在的不足与前景展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间所取得的研究成果 |
（10）非对称电极Y分叉型1×2 Ti：LiNbO3数字光开关研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光开关技术概论 |
| 1.2.1 光开关在光网络中的应用方向 |
| 1.2.2 光开关分类及介绍 |
| 1.2.3 数字光开关 |
| 1.3 光开关国内外进展 |
| 1.4 本论文主要内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 Ti:LiNbO_3波导技术 |
| 2.1 LiNbO_3材料特性 |
| 2.1.1 LiNbO_3电光效应 |
| 2.1.2 晶轴取向 |
| 2.2 Ti:LiNbO_3波导 |
| 2.2.1 Ti扩散波导浓度分布数学模型 |
| 2.2.2 Z切 Ti:LiNbO_3波导单模截止条件 |
| 2.2.3 Ti扩散浓度分布及对折射率影响 |
| 2.2.4 模式匹配条件 |
| 参考文献 |
| 第三章 弯曲波导型电光可变衰减器设计分析 |
| 3.1 弯曲损耗原理 |
| 3.2 弯曲波导型电光 VOA设计原理 |
| 3.3 弯曲波导的优化分析 |
| 参考文献 |
| 第四章 非对称电极 Y分叉型Ti:LiNbO_3数字光开关设计 |
| 4.1 Y分叉数字光开关工作原理 |
| 4.2 算法分析 |
| 4.2.1 FD-BPM算法分析 |
| 4.2.2 BPM算法边界条件 |
| 4.3 LiNbO_3电极调制分析 |
| 4.3.1 集总参数式光波导调制器 |
| 4.3.2 行波电极光波调制器 |
| 4.4 非对称电极 Y分叉型Ti:LiNbO_3数字光开关设计 |
| 4.4.1 设计原理 |
| 4.4.2 Y分支尖角的优化设计 |
| 4.4.3 开关参数优化 |
| 4.4.4 版图制作 |
| 参考文献 |
| 第五章 工艺制作及测试 |
| 5.1 基片清洗 |
| 5.2 波导制作 |
| 5.2.1 光刻 |
| 5.2.2 提浮法制作 Ti膜图形 |
| 5.2.3 Ti扩散 |
| 5.3 缓冲层和电极制作 |
| 5.4 端面抛光 |
| 5.5 制作过程中出现的问题 |
| 5.6 通光 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢辞 |
| 附录:硕士期间发表论文及申请专利情况 |
四、Research of Asymmetric Y-Branching Total Internal Reflection All-Optical Switch（论文参考文献）
- [1]基于聚合物材料的MZI型光波导热光器件研究[D]. 牛东海. 吉林大学, 2021
- [2]基于热光效应的光开关-复用器设计与仿真[D]. 翟嘉祜. 云南大学, 2020(08)
- [3]硅基片上偏振调控及复用/解复用器件研究[D]. 倪斌. 东南大学, 2020
- [4]硅基波导系统模场调控及应用[D]. 陈楷旋. 浙江大学, 2020(02)
- [5]非线性全光二极管传输特性研究[D]. 吴淑雅. 华南理工大学, 2019(01)
- [6]定向耦合器型热光开关的设计[D]. 刘丹丹. 云南大学, 2018(01)
- [7]硅基聚合物热光开关及开关阵列的研制[D]. 曲禄成. 吉林大学, 2015(09)
- [8]硅基载流子注入型全内反射光波导开关的研究[D]. 赵佳特. 浙江大学, 2010(03)
- [9]全内反射型光波导开关的研究[D]. 余辉. 浙江大学, 2008(09)
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