文章目录

摘要

abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 绝缘体上硅技术简介

1.3 光子晶体简介

    1.3.1 光子晶体简介

    1.3.2 光子晶体基本特性

1.4 光调制器国内外研究现状

    1.4.1 光调制器简介

    1.4.2 硅基脊型波导调制器

    1.4.3 光子晶体电光调制器

1.5 论文的主要内容和章节安排

第二章 光子晶体调制器的基础理论和分析方法

2.1 调制器调制原理

2.2 掺杂型调制器基础理论

2.3 光子晶体数值分析方法

    2.3.1 平面波展开法

    2.3.2 时域有限差分法

2.4 Lumerical仿真软件

    2.4.1 FDTD Solutions模块

    2.4.2 Device模块

2.5 本章小结

第三章 侧耦合型一维光子晶体纳米梁腔电光调制器的结构设计与性能分析

3.1 SOI结构选择

3.2 一维光子晶体纳米梁腔

    3.2.1 一维光子晶体纳米梁腔的带隙分析

    3.2.2 一维光子晶体纳米梁腔的结构设计

3.3 侧耦合型一维光子晶体纳米梁腔电光调制器的光学结构分析与设计

    3.3.1 光学结构理论模型分析

    3.3.2 光学结构整体设计

3.4 侧耦合型一维光子晶体纳米梁腔电光调制器的电学结构分析与设计

3.5 侧耦合型一维光子晶体纳米梁腔电光调制器的结构参数优化

    3.5.1 纳米梁腔中圆孔半径的选取

    3.5.2 纳米梁腔中渐变周期数 N_(taper)与镜面周期数 N_(mirror)的选取

    3.5.3 主线波导与纳米梁腔之间耦合距离L的选取

3.6 侧耦合型一维光子晶体纳米梁腔电光调制器的性能分析

3.7 本章小结

第四章 反射壁下载型一维光子晶体纳米梁腔电光调制器的结构设计与性能优化

4.1 光学结构分析与设计

    4.1.1 光学结构理论模型分析

    4.1.2 光学结构整体设计

4.2 电学结构设计

4.3 反射壁下载型一维光子晶体纳米梁腔电光调制器的结构参数优化

    4.3.1 入射波导与下载波导中反射周期数N_(reflect)的选取

    4.3.2 反射圆孔与渐变圆孔间距离φ 的选取

    4.3.3 入射波导与纳米梁腔之间以及下载波导与纳米梁腔之间耦合间距L的选取

4.4 反射壁下载型一维光子晶体纳米梁腔电光调制器的性能分析

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 论文工作总结

5.2 展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢

文章摘要:随着5G,大数据,AI和云计算等大量新技术的发展应用,人们迫切期望更高传输速率、更低传输成本的通信传输系统。而光通信系统是现有信息传输系统中最为理想的,也是最有可能满足高速率、高效率、节约化、小型化要求的。作为光通信系统中的核心器件之一,电光调制器的性能影响着整体系统的优劣。近年来,具备高调制速率、低能耗、低损耗、尺寸小易于集成等优良性能的电光调制器愈来愈受到重视和研究。同时,光子晶体结构因为优良的材料特性而受到了科研人员的热切关注。因此,研究新型光子晶体电光调制器的意义重大。本文提出了两种基于SOI的一维光子晶体纳米梁腔电光调制器,分别为由硅基底、二氧化硅包层和位于包层中间通过主线波导与一维光子晶体纳米梁腔形成的侧耦合结构电光调制器;以及由硅基底、二氧化硅包层和位于包层中间通过入射波导、下载波导与一维光子晶体纳米梁腔形成的反射壁下载型电光调制器。采用圆柱型渐变孔径的一维光子晶体纳米梁腔,使光束更好的束缚在腔内,调整腔的结构参数,使其工作波长位于通信波段。同时,在纳米梁腔两侧引入掺杂形成p-n结,通过施加较低偏压调节纳米梁腔的谐振波长,从而利用缺陷模迁移原理完成调制。通过Lumerical软件对所设计器件的光学与电学结构进行仿真计算,对结构参数及调制性能进行优化,最后得出性能最优时的结构参数。根据仿真结果将本文提出的两个光学结构不同的电光调制器及性能进行对比分析,结果表明,侧耦合型电光调制器可以实现对1550.55nm波长的TE

文章来源：《电光与控制》 网址: http://www.dgykzzz.cn/qikandaodu/2022/0301/560.html