检索结果-南通市图书馆

作者：姜瑞昭江南大学

学位级别：硕士

铌酸锂单晶薄膜(LNOI)作为一种同时具备优异的声光、电光和非线性光学特性的材料受到了人们的广泛关注。LNOI有望在光子学领域中替代硅材料,为解决通信系统中传输损耗大、传输带宽不足的问题提供方案。未来,基于LNOI平台的光子集成芯片... 详细信息

铌酸锂单晶薄膜(LNOI)作为一种同时具备优异的声光、电光和非线性光学特性的材料受到了人们的广泛关注。LNOI有望在光子学领域中替代硅材料,为解决通信系统中传输损耗大、传输带宽不足的问题提供方案。未来,基于LNOI平台的光子集成芯片将会在光通信、大数据、云计算、人工智能等领域彰显出巨大的应用价值。光通信系统通常采用模分复用或偏分复用两种复用技术来进一步提升数据带宽。模分复用系统利用模式转换器产生不同的模态作为信息的通道进行传输,而偏分复用系统利用偏振分束器使两种偏振态分别携带信息能将传输容量提高一倍。目前,偏振分束器和模式转换器通常都是独立的波导结构。若能将它们进行合理地结合,则可以有效提高片上整体集成度。所以,同时具备偏振分束与模式转换功能的集成器件对片上复用传输还是特别需要的,也将助力LNOI平台光子集成技术的快速发展。全文的主要研究内容及创新点归纳如下:一、本文基于LNOI平台设计了一种三波导偏振分束及模式转换器。该器件可以同时实现输入TE模和TM模之间的偏振态分离以及从输入TE模到输出TE模的模式转换且性能相对较好。仿真结果表明,输入TM模式时,该器件的消光比为26.15 d B,插入损耗为0.47 d B。输入TE模式时,TE模到TE模的模式转换效率达到99.6%,串扰为-22.82 d B,插入损耗为0.12 d B。此外,通过增加交叉输出波导的宽度,所述器件方案可进一步扩展至其他高阶TE模的输出,具备良好的器件功能可扩展性。二、目前制造出的铌酸锂薄膜波导,其侧壁往往呈倾斜状。为了研究加工工艺所造成的侧壁倾斜对器件性能的影响,本文基于侧壁倾斜的LNOI波导设计了一种DC结构的偏振分束器,并优化了器件性能。该器件在1550 nm的工作波长下,其消光比达到23.15 d B,工作带宽超过70 nm,制造容差约为15 nm。由仿真结果可知,通过对器件的关键参数进行分析和优化,能有效降低侧壁倾斜对器件性能造成的影响。三、在充分考虑铌酸锂薄膜的研究现状及加工工艺的基础上,优化设计了一种波导侧壁倾斜的LNOI偏振分束及模式转换器。仿真结果显示,输入TM模式时,该器件的消光比为29.91 d B,插入损耗为0.67 d B。输入TE模式时,TE模到TE模的模式转换效率达到97.56%,串扰为-16.22 d B,插入损耗为0.39 d B。如果通过同时保持器件的消光比大于20 d B,串扰小于-13 d B来设置严格的评价标准,器件的带宽约为54 nm。

关键词：铌酸锂单晶薄膜偏振分束及模式转换器片上光子集成

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基于氮化物的发光二极管通信性能的研究

基于氮化物的发光二极管通信性能的研究

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作者：王钥南京邮电大学

学位级别：硕士

随着移动数据,视频流量的井喷式增长,传统无线通信技术显露出了其固有的弊端,可见光通信技术作为一种互补通信技术逐渐受到人们的关注。在可见光通信领域,半导体二级管器件的制备一直备受人们的关注,因为采用半导体加工工艺制备出的二... 详细信息

随着移动数据,视频流量的井喷式增长,传统无线通信技术显露出了其固有的弊端,可见光通信技术作为一种互补通信技术逐渐受到人们的关注。在可见光通信领域,半导体二级管器件的制备一直备受人们的关注,因为采用半导体加工工艺制备出的二级管器件的性能好坏决定了可见光通信系统的性能优劣。因此,对于半导体器件的理论仿真是制备器件之前必不可少的步骤,通过理论器件结构参数的仿真,我们可以以最低的成本寻找到最优的器件结构参数,同时降低器件制备的生产周期。本文采用Rsoft软件模拟仿真了300μm长,10μm宽直波导加半圆形结构的波导器件的光传输效率,得出半圆形结构的最优半径为8μm,且光在此种波导结构中的理论传输效率可达96%。另外,本文还仿真模拟了分支波导与耦合波导结构,仿真结果表明:在波导结构长宽值相同的情况下,分支波导的光传输效率要高于耦合波导的耦合效率;分支波导的光传输效率与波导的弯曲程度成反比;耦合波导的耦合效率与耦合波导的长度成正比,同波导间耦合距离成反比。一般而言,可见光通信系统的各部分都是离散的,独立的,这不利于信号传输的准确性与可靠性。本文基于半导体硅以及Ga N等材料的优良物理化学性质,通过半导体加工工艺制备了集光源、波导和接收器于一体的片上光子集成系统,通过扫描电子显微镜显示该制备系统结构完好,外表平整。除此之外,我们还测量了所制备器件的伏安特性曲线,电压与电容特性曲线,电致发光谱以及探测响应谱以及通信性能,实验数据表明,该器件开启电压较小,为1.12V;在小于700k的扫描频率下会出现负电容现象;发光谱与探测谱在430-450nm的范围内重叠,表明该器件在重叠波长范围内,既可以作为发送端,也可以作为接收端,可实现双工通信;片上光子集成系统的通信速率可达100kbps。

关键词：可见光通信波导 InGaN/GaN量子阱片上光子集成

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带隙可控调制的半导体纳米三脚架激光器及其光学性质研究

带隙可控调制的半导体纳米三脚架激光器及其光学性质研究

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作者：杨茜太原理工大学

学位级别：硕士

自从1960年第一台激光器被科学家发明出来,激光对我们的日常生活以及科学技术的各个领域都产生了深远的影响,比如:固态照明、光通信、光学数据存储、医疗成像、军事激光等等。随着科学技术的飞速发展,人们对于激光器件研究趋于多样化。2... 详细信息

自从1960年第一台激光器被科学家发明出来,激光对我们的日常生活以及科学技术的各个领域都产生了深远的影响,比如:固态照明、光通信、光学数据存储、医疗成像、军事激光等等。随着科学技术的飞速发展,人们对于激光器件研究趋于多样化。2001年,杨培东教授首次实现了基于Zn O纳米线的半导体纳米激光器,从此开启了人们对于激光技术及其前沿领域——半导体纳米激光器领域的不断探索。半导体纳米激光研究聚集半导体纳米科学与技术领域,是纳米光子学和半导体物理等多学科交叉融合的产物。纳米激光器的尺寸相当于或小于所涉及波长的微型激光器,具有体积小(纳米级)、易于集成、高品质因子、单色性好、高量子效率和高发光效率的优势。另外,半导体带隙工程是调谐半导体材料光电子性能的关键,是实现波长可调谐光电子器件的一项重要技术。半导体因其在成分控制和带隙调制方面具有更大的灵活性,为实现可调谐的光电器件提供了新的机遇。然而,纳米级半导体激光器要实现室温条件下发射范围宽、输出稳定、模式可调、高品质因子的激光仍是一件具有挑战性的工作。纳米三脚架因其特殊的形貌结构,会产生不同于纳米线、纳米片结构的激光振荡路径,得到不同发射模式的激光(F-P)甚至可能出现单模激光。这引起了科研工作者们极大重视,另外,基于半导体纳米三脚架结构的激光器研究还未有报道。本论文基于上述阐述,所做的具体工作如下:1、通过化学气相法和反应源替代法生长了系列合金Cd SSe 纳米三脚架结构。对合金纳米三脚结构进行微观结构表征和光致发光测试得到,其为高质量单晶结构且表面光滑、平整、无明显缺陷以及绿光到红光(F-P)的可调谐发射。2、将系列合金Cd SSe 纳米三脚架放置在自制搭建的共聚焦光泵浦系统下进行受激发射测试。得到了符合法-帕(F-P)腔激光发射模式的激光光谱,并且激光发射峰随着三脚架谐振腔尺寸的增加而出现了红移现象。接着对纳米三脚架模式间距、Q因子(～1231)等重要参数的计算,证明此结构具有高质量的谐振腔。另外,对均匀、非均匀的纳米三脚架的激光发射模式与品质因子也进行比较分析。3、使用自制光纤探针通过三维位移台进行微操作实现了Cd SSe纳米三脚架与CsPb Cl纳米线的光波导耦合,并对其波导原理进行分析。另外,对不同组分的合金Cd SSe 纳米三脚架激光器进行片上光子器件集成,光源发光范围为507 nm～602 nm。表明了目前我们已经实现红-绿光范围波长可调谐的纳米三脚架激光器集成光子芯片。

关键词：半导体纳米材料纳米三脚架带隙调制光波导耦合片上光子集成纳米光子学

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基于铌酸锂薄膜的三波导偏振分束及模式转换器

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科学技术创新 2022年第6期 180-183页

作者：姜瑞昭徐银倪屹江南大学江苏无锡214122

铌酸锂单晶薄膜(LNOI)对集成光学的发展有着重要意义,而高效的偏振分束与模式转换器件的设计是集成光学需要解决的一个基本问题。本文在充分考虑铌酸锂薄膜的研究现状及加工工艺的基础上,提出了一种基于铌酸锂薄膜的三波导偏振分束及模... 详细信息

铌酸锂单晶薄膜(LNOI)对集成光学的发展有着重要意义,而高效的偏振分束与模式转换器件的设计是集成光学需要解决的一个基本问题。本文在充分考虑铌酸锂薄膜的研究现状及加工工艺的基础上,提出了一种基于铌酸锂薄膜的三波导偏振分束及模式转换器,该器件可将输入的TM0和TE0模式进行高效分离并将TE0模式转换为TE1模式。通过严格的设计与仿真优化,在片上同时实现了高效偏振分离及模式转换的功能。此外,通过增加交叉输出波导的宽度,所述器件方案可进一步扩展至其他高阶TE模的输出,具备良好的器件功能可扩展性。

关键词：铌酸锂单晶薄膜偏振分束及模式转换器片上光子集成

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