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光子学报 2011年第2期40卷 169-173页

作者：李斌乐孜纯胡劲华任光辉浙江工业大学理学院杭州310023 中国科学院半导体研究所集成光电子国家重点实验室北京100083

采用非对称Y分支波导和多模干涉型耦合器级联的方案设计出了一种光纤到户用单纤三向复用器芯片.模拟光谱响应结果表明,三个波长输出光斑清晰,实现了1 490 nm和1 550 nm下行波长的下传和1 310 nm波长的上传.有限差分束传播法模拟结果表明... 详细信息

采用非对称Y分支波导和多模干涉型耦合器级联的方案设计出了一种光纤到户用单纤三向复用器芯片.模拟光谱响应结果表明,三个波长输出光斑清晰,实现了1 490 nm和1 550 nm下行波长的下传和1 310 nm波长的上传.有限差分束传播法模拟结果表明:该器件插入损耗小于1.49 dB,三个响应波长的带宽满足ITU.984规定的带宽要求;1 310 nm上传信号隔离度达到47 dB以上,1 490 nm与1 550 nm间信号隔离度达到29 dB以上.

关键词：光纤到户单纤三向复用器 Y分支多模干涉型耦合器光束传播算法

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基于狭缝波导的新型单纤三向复用器的研究

基于狭缝波导的新型单纤三向复用器的研究

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作者：殷理想浙江工业大学

学位级别：硕士

单纤三向复用器是光纤到户接入网中的关键器件。随着集成光学技术的发展,对单纤三向复用器的器件小型化要求不断提高。本文对基于多模干涉耦合器的单纤三向复用器进行深入的研究,以狭缝波导理论为器件设计理论基础,通过优化单纤三向复... 详细信息

单纤三向复用器是光纤到户接入网中的关键器件。随着集成光学技术的发展,对单纤三向复用器的器件小型化要求不断提高。本文对基于多模干涉耦合器的单纤三向复用器进行深入的研究,以狭缝波导理论为器件设计理论基础,通过优化单纤三向复用器的器件结构,实现器件小型化的目标。本文的主要工作包括:1)对指数渐变型多模干涉(MMI)耦合器进行了理论分析,得到其自映像特性。基于指数渐变型MMI一般成像特性,设计了结构紧凑的新型单纤三向复用器;2)对狭缝波导理论进行了深入研究,建立了用于一般性多狭缝波导的平板波导物理模型,并深入分析和讨论了狭缝波导的特性和适用条件;3)提出了一种基于狭缝波导的新型单纤三向复用器。该狭缝波导采用高折射率差材料器件结构,具有独特的狭缝效应。因此,新型单纤三向复用器获得了总宽度为5?m、总长度为335?m、高度为0.5?m的超紧凑器件尺寸,实现了器件小型化的设计目标。

关键词：单纤三向复用器多模干涉耦合器狭缝波导集成光学

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用于Triplexer Monitor的波长不敏感耦合器

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光电工程 2012年第11期39卷 124-129页

作者：付明磊费霞刘玉玲乐孜纯浙江工业大学理学院杭州310023

为了提高Triplexer Monitor的光信号采样性能和集成度,提出一种基于非对称锥形波导结构的波长不敏感耦合器。该耦合器采用SiO2-on-Si掩埋型光波导结构,位于中心部位的锥形波导构成耦合区,与之衔接的S型弯曲波导实现信号光的输入和输出... 详细信息

为了提高Triplexer Monitor的光信号采样性能和集成度,提出一种基于非对称锥形波导结构的波长不敏感耦合器。该耦合器采用SiO2-on-Si掩埋型光波导结构,位于中心部位的锥形波导构成耦合区,与之衔接的S型弯曲波导实现信号光的输入和输出。采用传输矩阵法分析了光监测端口输出的归一化的耦合光功率,分析时将耦合区的中心部位作为非对称矩形波导而外侧作为对称矩形波导。利用光束有限差分传播法(FDBPM)和MATLAB数值仿真得出:当耦合区中心非对称矩形波导宽度分别为5.50μm和3.35μm时,对于1300nm到1600nm的输入光波长范围,可实现光监测端口4%?8%的归一化耦合光功率。特别的,在1310nm、1490nm和1550nm输入光波条件下,耦合器在输出端的分光比分别为:92:8、96:4和93:7,同时TE模和TM模的分光比变化保持在5%以内。所设计的波长不敏感耦合器具有体积小、可靠性高等优点,适合与PLC型的Triplexer实现单片集成。

关键词：单纤三向复用器监测器波长不敏感耦合器分光比

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渐变型多模干涉耦合器的成像特性及应用研究

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作者：黄孙港浙江工业大学

学位级别：硕士

飞速发展的光通信技术极大地促进了集成光器件的研究、应用与发展。基于自映像效应的多模干涉（MultimodeInterference，MMI）耦合器，因其具有带宽宽、低插入损耗、偏振不敏感、大工艺容差以及易于规模化生产等优点，已在光通信网络中... 详细信息

飞速发展的光通信技术极大地促进了集成光器件的研究、应用与发展。基于自映像效应的多模干涉（MultimodeInterference，MMI）耦合器，因其具有带宽宽、低插入损耗、偏振不敏感、大工艺容差以及易于规模化生产等优点，已在光通信网络中获得了广泛应用。由于传统MMI耦合器的长度与其多模干涉区宽度的平方成正比关系，随着耦合器通道数的增加（即多模干涉区宽度的增加），MMI耦合器的尺寸就会成倍的增长。如何缩小MMI耦合器结构尺寸就成为了本领域研究者们日益关注的问题。目前已有一种有效减小传统MMI器件尺寸的方法被提出，即在多模干涉区引入taper结构（包括锥形、指数形或其他二次曲线形）。然而目前对taper结构MMI耦合器的研究只停留于对特定器件（比如功率分配器）的结构设计以及对其性能的模拟分析和优化，没有对taper结构MMI耦合器自映像的成像机理、成像规律做系统深入的理论分析。本文的研究目的在于：以MMI耦合器的自眏像原理为基础，采用等效折射率法(EIM)和导模传输分析法（MPA），探索锥形MMI耦合器的一般成像特性及叠加成像特性，进一步地，探索结构更加紧凑的指数型MMI耦合器的成像规律;最后设计出基于taper结构MMI耦合器的器件，以体现taper结构MMI耦合器的优越性。本文具有创新性意义的工作和成果主要集中在以下方面：1.针对taper结构MMI耦合器成像特性，本文采用等效折射率法和导模传输分析法对锥形MMI耦合器及指数型MMI耦合器的一般成像及叠加成像特性分别进行分析，发现成像特性与输入场位置、位置数、多模波导区宽度等参量密切相关，并且得到成像位置的横向、纵向的解析表达式，总结出它们的成像规律。2.利用有限差分光束传输法（FD-BPM）对taper结构MMI耦合器进行仿真，以验证理论分析的正确性。主要是对锥形MMI耦合器和指数型MMI耦合器进行仿真，得到的数据与成像特性的理论研究得到的结果基本符合。3.设计了基于taper结构MMI耦合器的光器件。设计本着简易化（simpler）、高速化(swifter)、小型化（smaller）、智能化（smarter）、节约化(savingenergyandcost)的5S思想，主要设计了指数型MMI耦合器一般成像特性的光纤到户（FTTH）用的单纤三向复用器（triplexer）。单纤三向复用器是由指数型MMI耦合器级联而成，其整体尺寸只有0.6cm,是目前已知的用MMI耦合器制作的结构最紧凑的单纤三向复用器。本文已在理论、数值模拟、器件设计等方面展开了比较系统的研究，为未来理论研究上的普适化发展，探讨出一般渐变型MMI耦合器的成像规律奠定了基础。另外，针对设计的基于指数型MMI耦合器的光器件，也拟在未来的工作中进行性能的实验验证及示范应用。

关键词：集成光路渐变型多模干涉耦合器导模传输分析法有限差分光束传输法单纤三向复用器

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光网络节点中的光耦合理论研究

光网络节点中的光耦合理论研究

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作者：胡劲华浙江工业大学

学位级别：硕士

光通信技术的迅速发展,对光器件的要求越来越高。高速发展的集成光学技术推动着光器件向小型化、大规模集成发展。使用集成光器件可以减小光网络节点设备的体积,优化节点的性能。光耦合技术是光器件集成和封装的关键,随着光器件的发展,... 详细信息

光通信技术的迅速发展,对光器件的要求越来越高。高速发展的集成光学技术推动着光器件向小型化、大规模集成发展。使用集成光器件可以减小光网络节点设备的体积,优化节点的性能。光耦合技术是光器件集成和封装的关键,随着光器件的发展,光耦合技术也与之俱进。现阶段,光网络技术迅速发展和IP业务高速增加,这些都对光网络结构和节点光器件的性能要求越来越高。为了适应IP业务的突发性要求,提高带宽的利用率,近年来光轨网络应运而生。光轨节点是以光纤器件为主的,随着集成光学技术的发展,部分集成光器件可以运用到光轨节点中,例如光轨节点的光耦合器可以使用波导光栅。但是必须解决波导光栅与光纤耦合封装问题。本文研究使用扩束光纤和宽波导光栅来降低封装的难度：基于高斯光束与波导光栅的光耦合理论,利用矩阵光学和高斯光束理论分析和设计了一种扩束光纤,并通过分析其耦合损耗,建立了扩束光纤与波导光栅耦合模型。优化所设计扩束光纤的结构参数后,最后分析了扩束光纤的结构容差,并讨论了所设计扩束光纤的输出光束在光栅表面的位置变化对光栅耦合效率的影响。可知扩束光纤输出的光束具有较大的位置容差。宽带接入网中光纤到户(FTTH)技术是主要方案,单纤三向复用器是核心节点器件。为了降低成本和提高器件的性能,平面光波导型单纤三向复用器成为研究热点。本文介绍了集成光波导型单纤三向复用器的发展状况,设计了一种多模干涉(MMI)耦合器和定向波导耦合(DC)组成的单纤三向复用器芯片：利用了在弱导条件下的额外自成像现象,设计了MMI；利用光波导耦合理论,在MMI的一个输出臂直接耦合一段弯曲波导,设计出一个定向耦合器,减少了器件的长度,节约了成本。从模拟输出谱的结果来看,单纤三向复用器的带宽完全满足ITU标准,同时插入损耗也较低。

关键词：光耦合光轨扩束光纤波导光栅单纤三向复用器

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