检索结果-南通市图书馆

基于双芯光纤的新型低插损全光纤微环谐振器研究

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于双芯光纤的新型低插损全光纤微环谐振器研究

作者：黎小蒙北京交通大学

学位级别：硕士

光微环谐振器是近年来在集成光学领域里的研究热点之一,它以其功能多样性,结构紧凑,良好的波长选择特性等特征成为了极具潜力的集成光学基本器件。本文首次提出了一种基于双芯光纤的低差损微环谐振器,并对其作了理论研究与仿真分析。主... 详细信息

光微环谐振器是近年来在集成光学领域里的研究热点之一,它以其功能多样性,结构紧凑,良好的波长选择特性等特征成为了极具潜力的集成光学基本器件。本文首次提出了一种基于双芯光纤的低差损微环谐振器,并对其作了理论研究与仿真分析。主要内容和工作如下： 1.综述了微环谐振器的基本原理,国内外研究现状与主要应用,阐述了研制全光纤型微环谐振器的研究意义。 2.研究了传统的基于半导体的微环谐振器的基本理论,利用耦合模理论推导出了单环结构的传输函数表达式,给出了关键性参数的计算公式。利用传输矩阵法推导出了串联结构和并联结构的传输函数表达式。 3.阐述了新型基于双芯光纤的微环谐振器的结构特点,利用传输矩阵法和马卡梯里方法推导出了新型微环谐振器基本单环结构的传输函数表达式,给出了其谐振波长、自由频谱范围、半峰全宽等参数的表达式。并详述了多环串联结构与并联结构的特点,推导出了其传输函数的表达式。 4.通过仿真分析,研究了单环结构的传输函数与分光比,损耗等因素的关系。研究了自由频谱范围,3dB带宽与微环谐振器尺寸的关系。并且给出了单环结构的优化设计,即臂长在450um到550um宽为50um时,可使FSR达到18nm以上,使3dB带宽下降到2nm以下,可以保证传输信号质量。 5分别对多环串联和并联结构进行仿真分析,结果表明串联结构在相同尺寸下可以提高消光比,且得出了满足第一个环的谐振条件就可以保证整个串联环结构中心波长稳定性的有益结论,大大减小了制作难度。此外,调整两个并联单元的个数可以增加滤波器的平坦特性,使其接近于理想的矩形窗,有助于优化滤波器的特性设计。 6仿真分析了新型微环谐振器作为下话路滤波器在一个4信道速率为10Gb／s的WDM系统中的应用,由传输眼图可知,串联结构的微环谐振器可以减小信道间的串扰,提高信息传输质量。

关键词：微环谐振器耦合模理论双芯光纤传输矩阵法光通信

基于微环谐振器的可调谐波长交错滤波器的研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于微环谐振器的可调谐波长交错滤波器的研究

作者：陈飞北京交通大学

学位级别：硕士

随着光通信技术的不断发展,密集波分复用(DWDM)技术被认为是扩大通信网络容量最经济有效的技术之一,但是信道间隔的减小对DWDM系统内波分复用器和解复用器提出了更高的要求,同时网络升级后形成的混合传输速率系统由于调制方式和传输码... 详细信息

随着光通信技术的不断发展,密集波分复用(DWDM)技术被认为是扩大通信网络容量最经济有效的技术之一,但是信道间隔的减小对DWDM系统内波分复用器和解复用器提出了更高的要求,同时网络升级后形成的混合传输速率系统由于调制方式和传输码型的不同,其对不同信道的带宽要求不同,而具有非对称带宽比的波长交错滤波器可以为不同传输速率的信道分配不同的带宽,因此可以较好的解决这一问题。本文在分析微环谐振滤波器和马赫-曾德尔波长交错滤波器(MZI)工作原理的基础上,提出了一种新型带宽比可调谐波长交错滤波器。该新型滤波器与传统的微环辅助MZI相比,结构简单紧凑并且可以对输出谱带宽比进行灵活调谐。本文的主要工作为：分析了单微环谐振器和串联双环谐振滤波器的输出特性,在微环无损耗条件下,重点分析了耦合系数和微环半径对串联双环谐振器滤波特性的影响。计算结果表明当满足理想耦合条件并且耦合系数比较小时,滤波效果较为理想,并且当串联双环半径分别为40μm和50μm时,滤波器的FSR大约达到22nm,可以满足在信道间隔为50GHz的DWDM系统中对特定波长的滤波。分析了马赫-曾德尔干涉仪和微环谐振器辅助马赫-曾德尔波长交错滤波器的输出特性,对两干涉臂臂长差、微环周长、微环与干涉臂耦合角和微环归一化损耗对滤波特性的影响进行了深入分析。仿真结果表明,当微环周长是两干涉臂臂长差一倍时,输出谱呈对称带宽比;而当微环周长是臂长差一半时,呈现出带宽比为1：2的非对称输出谱。提出了新型带宽比可调谐波长交错滤波器并对其结构和工作原理进行分析,该新型波长交错滤波器与微环辅助MZI波长交错滤波器相比的结果表明,其滤波曲线更平坦,器件结构更紧凑,并且在调谐时无需改变器件的结构和尺寸,仅需要改变耦合系数便可以改变输出谱的带宽比,具有更灵活的可调谐特性。在仿真分析了耦合系数、微环周长和微环损耗对滤波特性的影响后,通过合理设置耦合系数得到了带宽比从1：1到7：1的输出谱,实现了对带宽的灵活分配,证明了该新型波长交错滤波器能够很好的满足混合传输系统的要求。

关键词：密集波分复用微环谐振器波长交错滤波器马赫-曾德尔干涉仪带宽比可调谐

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于微环谐振器的浓度传感器的设计与分析

基于微环谐振器的浓度传感器的设计与分析

作者：曹桂芳浙江工业大学

学位级别：硕士

基于平面光波导的微环谐振器结构具有品质因子高、损耗小等特点。绝缘硅(SOI)材料是制作光波导重要的基础材料,与其它材料(如氮化硅、有机聚合物等)相比,它具有成本低、制作工艺简单、与COMS工艺兼容等优点。本论文研究了基于SOI微环谐... 详细信息

基于平面光波导的微环谐振器结构具有品质因子高、损耗小等特点。绝缘硅(SOI)材料是制作光波导重要的基础材料,与其它材料(如氮化硅、有机聚合物等)相比,它具有成本低、制作工艺简单、与COMS工艺兼容等优点。本论文研究了基于SOI微环谐振器的溶液浓度传感器,其成本低、结构简单、插入损耗小、可集成化,能实现对微量的特殊生物或者化学物质等无标记检测。完成的主要工作如下：本文首先通过麦克斯韦方程运用波动光学理论导出平板波导模式的解析结果,并根据马卡梯里法和有效折射率法分析了矩形波导的模式特性。然后计算了狭缝波导的电场分布,分析了狭缝波导的耦合机制,为研究微环谐振器做铺垫。其次推导出微环谐振器的性能参数,建立微环谐振器的理论模型,运用时域有限差分法(FDTD)和光束传输法(BPM)对微环谐振器的理论模型进行了数值模拟和分析,研究了微环谐振器的传输特性和耦合效率。模拟结果为SOI基微环型浓度传感器的设计和应用提供了理论依据。最后设计了基于微环谐振器的溶液浓度传感器,提出了一种溶液浓度测量的新方法。根据乙二醇浓度的变化引起波导有效折射率的改变,从而使微环谐振器的谐振波长发生漂移这一原理。运用Matlab编程理论计算了微环的谐振波长,然后利用有限时域差分法模拟了外界环境浓度变化时微环的功率谱,得到微环的谐振波长。理论计算与模拟结果的谐振波长保持一致,验证了传感器的可行性,并计算了传感器的灵敏度和探测极限是490.2nm/RIU和4.08×10-5RIU。

关键词：平板波导矩形波导狭缝波导微环谐振器传感器

基于微环谐振器的无碰撞可调谐滤波器及其波长锁定

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于微环谐振器的无碰撞可调谐滤波器及其波长锁定

作者：戚亚轲浙江大学

学位级别：硕士

随着现代社会信息技术的发展,信息化程度的提高,信息交换与通信的需求也随之提高。光互连技术使用波导来传输数据,具有较低的系统功耗、超低的时延、极高的通信带宽和极小的传输损耗,它正朝着更短的传输距离、更高的带宽和集成化的方向... 详细信息

随着现代社会信息技术的发展,信息化程度的提高,信息交换与通信的需求也随之提高。光互连技术使用波导来传输数据,具有较低的系统功耗、超低的时延、极高的通信带宽和极小的传输损耗,它正朝着更短的传输距离、更高的带宽和集成化的方向发展,已成为理想的片内互联技术。波长信号的重路由是目前的片上光互连网络中用于光信息处理的关键技术,可以通过可重构光分插复用器（ROADM）来实现。可调谐微环谐振器滤波器具有波长选择的功能,可以用于实现ROADM元件。传统的可调谐滤波器在调谐谐振波长时会阻塞其他波长通道,导致数据的丢失,同时因为微环谐振器的工作波长限制在谐振腔的谐振波长处,带宽窄,基于微环的器件非常容易受到环境的热干扰以及制作工艺的影响。本文围绕微环谐振器的以上两个问题进行了深入的研究,设计了一种无碰撞可调谐微环滤波器器件和并且提出了微环谐振器谐振波长的锁定方法。主要工作包括以下几个方面:1.无碰撞可调谐滤波器:基于微环谐振器和马赫-曾德尔热光调制的原理设计了一种波长切换无碰撞的可调谐滤波器。微环谐振器使用两条直波导和一条环形闭合波导构成,用于构成滤波器,环上集成加热器用于调制谐振波长;环形波导的一部分作为臂与另一条波导耦合构成马赫-曾德尔调制器,另一条臂上集成加热器,用于调制环内光强,实现对环形波导传输损耗的控制。实验测得在马赫-曾德尔调制器的一条臂上加载功率为25mW的电信号时,滤波器处于可工作状态,FSR = 2.18nm,下载端损耗2.2dB;在波长切换过程中,通过将功率25mW的电信号上升至55mW,可以使下载端光输出为零,从而使直通端的光信号传输不被中断,实现了波长切换的无碰撞。2.单个微环谐振波长锁定:设计了一种基于相干检测的微环光谱相关信息提取方案,获取了一种反对称型的误差信号,采用阈值检测的方法实现单个微环的谐振波长锁定。论文首先提出了一种基于相干检测的频谱信息提取方案,提取出的信号为一种反对称的误差信号,该信号的零点即为微环的谐振波长处,该信号的特性使得其对输入光功率不敏感并且能够判断环境温度的漂移方向,提高了锁定的速度和精度。设计了信号提取电路和反馈算法,完成了整个反馈系统的搭建。对一个环形波导半径为10μm,FSR = 9.486nm的微环谐振器进行了测试,结果表明该系统能够实现该微环在整个FSR范围内的锁定。3.双环串联耦合谐振器谐振波长锁定:设计了双环串联耦合谐振器谐振波长锁定的方法,利用相干检测原理,提取出了每个微环各自的误差信号,通过单独调节两个环,实现两个环的各自锁定。首先使用Matlab软件进行了仿真分析,对于下载端传输光谱呈平顶型的微环和带下陷的微环提出了各自的反馈算法。对制备的双环进行检测,该微环的下载端光谱为平顶型,针对该器件设计信号提取电路和反馈算法。通过实验验证系统可以对双环串联耦合的谐振器的谐振波长进行锁定,并且测得在温度改变30K的情况下,该系统依旧可以使微环的谐振波长保持稳定。

关键词：无碰撞可调谐滤波器微环谐振器马赫-曾德尔调制器波长锁定

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于微环谐振器的光交换芯片控制技术研究

基于微环谐振器的光交换芯片控制技术研究

作者：王利辉电子科技大学

学位级别：硕士

信息通信网络逐渐向全光交换网络演进,大规模光交换芯片作为全光交换网络的核心技术,已成为光信息处理领域的研究热点,其中光交换功能的实现离不开高速光交换芯片的控制技术。本文通过微环谐振器的控制原理分析,提出了微环谐振器的稳定... 详细信息

信息通信网络逐渐向全光交换网络演进,大规模光交换芯片作为全光交换网络的核心技术,已成为光信息处理领域的研究热点,其中光交换功能的实现离不开高速光交换芯片的控制技术。本文通过微环谐振器的控制原理分析,提出了微环谐振器的稳定方案,并在光纤参量振荡器(Fiber Optical Parametric Oscillators, FOPO)时钟提取实验中验证了方案的可行性,最终完成了光交换芯片中微环谐振器的稳定控制实验。主要工作内容和创新如下：1.通过分析微环谐振器PIN和PIP电极的控制特性和实现光交换芯片的电路需求,结合热光效应和载流子色散效应,提出了一种利用光功率反馈控制机制实现微环谐振器稳定的方案。鉴于微环谐振器与光纤参量振荡器(FOPO)在结构上有诸多相似之处,首先通过光纤参量振荡器(FOPO)时钟提取实验验证了该方案的可行性。2.将四波混频闲频光功率作为反馈信号,开展了光纤参量振荡器的自动反馈控制实验,利用光纤延迟线补偿FOPO环长的漂移,使环形腔的自由光谱区始终与输入信号的调制速率匹配,从而实现稳定的时钟提取。实验表明,12.5Gb/s归零(RZ)信号输入时,时钟信号的均方根(RMS)相位抖动值为0.92ps,时钟提取精度和系统稳定性均有明显提高。3.研究开发了光交换芯片的驱动和温控电路板,并在863项目中发挥了重要作用。在微环开关实验和微环热抖动实验基础上,根据本文提出的微环谐振器稳定方案,并完成了相应的控制实验。测试结果表明,当1553.85nm波长输入光的功率为-10dBm时,微环谐振器输出的光功率可稳定在-33：L0.1dBm,为后续开展基于微环谐振器的全光信号处理研究提供了实验基础。

关键词：微环谐振器光交换芯片反馈控制技术热光效应载流子色散效应

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于微环谐振器的光波导传感器研究

基于微环谐振器的光波导传感器研究

作者：倪金盛浙江大学

学位级别：硕士

光学生物传感器因其响应速率快、灵敏度高、抗电磁干扰能力强的优势,在医疗、食品安全、环境检测等领域发挥着越来越重要的作用。基于SOI平台的无源波导由于尺寸小、集成度高、性能优异已经在生物传感领域得到了广泛的应用,但是其1100n... 详细信息

光学生物传感器因其响应速率快、灵敏度高、抗电磁干扰能力强的优势,在医疗、食品安全、环境检测等领域发挥着越来越重要的作用。基于SOI平台的无源波导由于尺寸小、集成度高、性能优异已经在生物传感领域得到了广泛的应用,但是其1100nm以上的工作波段使得探测成本较高;基于Si3N4和SiON平台的无源波导近年来发展迅速,其工作波段可以覆盖可见光,同时易于与硅探测器集成的特点大大降低了探测成本,因此在光学传感领域极具发展潜力。本文旨在SOI平台、Si3N4和SiON平台上实现性能优异的微环谐振传感器。本文首先详细介绍了微环谐振器的基本原理,使用传输矩阵分析了微环谐振器的传输光谱,分析了其性能参数和传感原理。接着在此基础上提出了一种基于偏振的游标效应的传感方式,理论分析了其可行性和性能参数,并提出了在SOI平台上较为完善的设计方案,理论仿真得到该种探测方式可以将现有的传感灵敏度提升一个数量级。然后详细介绍了硅基光波导的制作工艺,搭建了偏振可控的微流控测试系统。最后,详细比较了基于SOI平台和Si3N4平台的微环谐振器的性能,主要包括传感灵敏度和温度灵敏度;然后使用SiON材料制作微环谐振器,实现了在850nm波段的传感实验,测试得到单环传感灵敏度为1 1.2nm/RIU;最后利用级联双环的游标效应来提升850nm波段的传感灵敏度,测试得到级联双环传感灵敏度为151.4nm/RIU,传感灵敏度提升了 13.5倍。

关键词：微环谐振器光波导传感器偏振游标效应氮氧化硅级联双环谐振器 850nm

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于金微环谐振器的表面等离子体光镊研究

基于金微环谐振器的表面等离子体光镊研究

作者：袁明瑞兰州大学

学位级别：硕士

目前,光镊技术凭借非接触操作、精确度高、无机械损伤等优点被广泛应用于物理、化学和生物等研究领域中。而基于表面等离子体共振现象的近场光镊利用倏逝场梯度,能够突破衍射极限并增大光捕获力,表现出了比传统激光光镊更优异的性能。... 详细信息

目前,光镊技术凭借非接触操作、精确度高、无机械损伤等优点被广泛应用于物理、化学和生物等研究领域中。而基于表面等离子体共振现象的近场光镊利用倏逝场梯度,能够突破衍射极限并增大光捕获力,表现出了比传统激光光镊更优异的性能。在现有的研究基础上,人们越来越关注如何在低功率下得到更大的光捕获力,以实现更为复杂的微粒操控。本文介绍了一种可以捕获和驱动介质纳米粒子的跑道型金微环谐振器结构,利用其谐振特性对金膜表面激发的表面等离子体波进行增强,从而捕获微粒并驱动其以恒定的速度绕跑道转动。通过数值有限元方法和麦克斯韦应力张量积分讨论了介质纳米颗粒所受的光学力,在相同的输入功率下,半径为50nm的粒子在金跑道型微环谐振器上所受到的光学力及运动速度是在直波导上的3～5倍。本文详细讨论了单个纳米粒子在微谐振器不同位置处的运动行为,为捕获和操纵多个纳米粒子并预测它们的运动轨迹提供更多的细节。如何防止表面等离子体波在传播方向迅速衰减是近场光捕获需要解决的关键问题之一。本文设计了一个以金微环谐振器为关键器件、以表面等离子体波的相长干涉为核心的近场光镊。该结构利用在金表面激发的表面等离子体波捕获介电纳米颗粒,而表面等离子体波在微环谐振器中的相长干涉作用能够极大增强局部光场,从而提高捕获粒子所需的梯度力,并驱动其围绕跑道结构旋转。本文结合微粒的布朗运动与光力作用,得出了克服微粒布朗运动所需最小势阱,从而得到装置能够稳定捕获的最小功率。利用经典DLVO理论计算了聚苯乙烯微粒与波导间的纵向相互作用势,直接从微观层次验证了结构假设的正确性。对于溶液浓度及温度对捕获力的影响也进行了一定的分析。本文利用斯托克斯粘滞阻力公式计算了微粒绕轨道转动的速度,并讨论了单个纳米微粒在微环不同位置时的运动行为及详细捕获情况,为预测多个微粒运动轨迹提供了理论依据。利用有限元法及麦克斯韦应力张量法,结合仿真具体讨论了影响捕获力大小和微粒速度的因素。文章最后,预测了多个微粒的捕获情况及运动状态,分析了实际加工情况,设计了光栅激发结构,并对三维模型进行了仿真。本文所提出的这种金微环谐振器结构可以进一步增大光捕获力,有望在芯片上实现纳米粒子的全光捕获和其他交叉学科研究。

关键词：光操纵表面等离子体微环谐振器运动行为

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于微环谐振器开关逻辑器件的研究

基于微环谐振器开关逻辑器件的研究

作者：杨保书兰州交通大学

学位级别：硕士

随着全球信息化时代的到来,为人们提供大容量、高速率的光通信网络是现代通信技术发展的必然趋势。由于集成光学器件具有小型化、模块化、可集成等特点,成为未来光通信器件发展的主流方向。微环谐振器具有功能多、尺寸小、良好的波长选... 详细信息

随着全球信息化时代的到来,为人们提供大容量、高速率的光通信网络是现代通信技术发展的必然趋势。由于集成光学器件具有小型化、模块化、可集成等特点,成为未来光通信器件发展的主流方向。微环谐振器具有功能多、尺寸小、良好的波长选择性等优点,已被广泛应用于光通信领域。本论文的主要目的是研究一种称为“导向逻辑”的新型光信息处理手段,并研究基于此原理设计出的逻辑器件。导向逻辑的概念最初由美国科学家James Hardy和以色列科学家Joseph Shamir于2007年提出,其基本思想是利用逻辑操作数控制光开关网络中的开关状态来控制光的传播方向,最终将逻辑运算结果以光的形式在特定的端口输出。由于导向逻辑利用光开关网络来控制光的传播完成逻辑运算,其具有以下优势:一是导向逻辑的控制信号为电,运算信号为光,因此导向逻辑合理的利用了光和电的优势避免了它们的劣势;二是逻辑操作数对光开关的作用是同时完成的,这有别于传统电学逻辑的运算方式,在那里后级电路需要等待前级电路的运算结果;三是其运算过程依赖于光的传播,天然具有高带宽与低延迟的特点。本论文采用光学导向逻辑原理,设计实现了一种基于微环谐振器的多功能电光逻辑门,主要研究内容如下:(1)分析了微环谐振器的工作原理,推导得出直通端与下载端的归一化输出光谱,给出了描述微环谐振器的表征参量。(2)阐释了光学导向逻辑原理,对器件工作模式进行了对比讨论。(3)利用微环谐振器作为光波导元件,采用折射率调制机理设计实现了基于聚合物基的多功能电光逻辑门,通过改变不同端口的逻辑输入可分别实现“与/非”、“或/或非”、“同或/异或”逻辑运算,对器件进行静态测试确定其工作波长,通过动态仿真进一步验证了所设计器件的逻辑功能。(4)采用微环谐振器时域模型和谐振圈数对器件极限工作速度进行计算、推导和数值仿真得出的器件的极限工作速度一致,约为6 Gb/s。

关键词：导向逻辑微环谐振器光学逻辑门

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于微环谐振器的光学滤波器设计

基于微环谐振器的光学滤波器设计

作者：张静江苏科技大学

学位级别：硕士

随着全球信息化时代的到来，为人们提供大容量、高速率的光通信网络是现代通信技术发展的必然趋势。由于集成光学器件具有小型化、模块化、可集成等特点，成为未来光通信器件发展的主流方向。微环谐振器具有功能多、尺寸小、良好的波长... 详细信息

随着全球信息化时代的到来，为人们提供大容量、高速率的光通信网络是现代通信技术发展的必然趋势。由于集成光学器件具有小型化、模块化、可集成等特点，成为未来光通信器件发展的主流方向。微环谐振器具有功能多、尺寸小、良好的波长选择性等优点，已被广泛应用于光通信领域。本文首先介绍了微环谐振器的基本结构和发展现状，分析了微环谐振器的功能指标，总结了微环谐振器的几种常见结构。从微环的理论模型出发，依据耦合模理论，运用传输矩阵法研究了微环的功率传输等特性。对波导间的耦合情况进行了分析，把环形波导和直波导间的耦合看成两弯曲波导间耦合的一种特例，分析了影响耦合效率的关键因素，并对耦合效率进行了模拟仿真。分析了基于FDTD和BPM的微环谐振器数值模拟方法和步骤，比较了FDTD与BPM对微环数值模拟的优劣，讨论了BPM的边界条件。根据前面分析的基础上，模拟了微环半径、波导间距、波导厚度、折射率差等结构参数对传输特性的影响，结果表明：微环半径变小，微环的弯曲损耗就会变大，品质因子变大，自由光谱范围变大;波导间距的增大使振幅耦合比率减小;相对微环半径，波导厚度对微环的性能影响较小;芯层折射率和背景折射率之差越大，耦合到环腔里的光越少，腔内光功率越小。最后，采用FDTD对微环参数进行了优化，结果表明，优化后微环的谐振峰、自由光谱范围和带宽等性能有了明显的提高。

关键词：集成光学光波导理论光滤波器微环谐振器