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矩形光波导E00y模衍射特性与耦合特性分析

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矩形光波导E00y模衍射特性与耦合特性分析

作者：林晓明福建师范大学

学位级别：硕士

矩形光波导是制作波分复用器、阵列波导光栅和凹面刻蚀光栅等集成光学器件的基本元件。本文主要分析了矩形光波导E00y模的模场分布特性和远场衍射特性,以及矩形光波导E00y模与光纤LP01模的端面耦合特性。给出了一种矩形光波导E00y模模... 详细信息

矩形光波导是制作波分复用器、阵列波导光栅和凹面刻蚀光栅等集成光学器件的基本元件。本文主要分析了矩形光波导E00y模的模场分布特性和远场衍射特性,以及矩形光波导E00y模与光纤LP01模的端面耦合特性。给出了一种矩形光波导E00y模模场的近似表达,得到了其总功率的函数计算式,基于平面波角谱理论,推导出了矩形光波导E00y模衍射场的空间频谱表达式,并对其端口输出光束在x,y轴方向上的二阶矩近场模场半宽度、微分算子近场模场半宽度和光束传输因子等光束参量进行了分析,采用方形桶桶中功率对其空间频率半宽度进行了数值计算,得到了由方形桶桶中功率定义的矩形光波导E00y模的空间频率半宽度随归一化频率变化的关系曲线。基于给出的矩形光波导E00y模模场的近似表达,数值计算了矩形光波导E00y模与光纤LP01模的端面耦合效率随矩形光波导E00y模x轴方向上的归一化频率或矩形光波导的宽高比的变化关系,得到了其端面耦合效率大于0.99时,归一化频率或矩形光波导的宽高比的取值范围,并分析了矩形光波导Eooy模与模场分布高斯近似下光纤LP01模的端面耦合效率的相对计算误差。

关键词：矩形光波导衍射空间频谱光束传输因子桶中功率耦合效率光纤高斯近似

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矩形光波导的数值模拟分析与器件的优化设计

矩形光波导的数值模拟分析与器件的优化设计

作者：雷鹏长春理工大学

学位级别：硕士

针对国内外集成光学陀螺的需要,本文对其基本器件矩形光波导进行了数值分析,并通过计算机软件进行编程实现,从而对矩形光波导器件进行优化设计。本文对直角坐标系下有限差分光束传播法和曲线宽角有限差分光束传播法建立了理论模型。在... 详细信息

针对国内外集成光学陀螺的需要,本文对其基本器件矩形光波导进行了数值分析,并通过计算机软件进行编程实现,从而对矩形光波导器件进行优化设计。本文对直角坐标系下有限差分光束传播法和曲线宽角有限差分光束传播法建立了理论模型。在此模型的基础上,结合边界条件,利用计算机模拟出了矩形光波导、Y-分支波导的光场传播图,然后详细地分析了矩形光波导中光场的传输特性,对影响其传播的因素进行了仔细的分析和讨论,并将计算结果和有关文献报道的结果进行了对比研究。结果表明,利用有限差分光束传播法对光波导器件进行模拟,其结果是精确的。为集成光学陀螺的研制提供了良好的理论指导和技术基础。

关键词：光束传播法矩形光波导有限差分宽角边界条件

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分析矩形光波导损耗的简易方法

光通信研究 2002年第6期 59-62页

作者：侯睿何对燕陈丹武汉大学电子信息学院测试计量技术与通信工程部级重点实验室湖北武汉430079

利用有效折射率和修正的有效折射率方法对矩形光波导的损耗作了简单有效的分析。

关键词：有效折射率修正的有效折射率矩形光波导衰减系数

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SOI矩形光波导的有效折射率方法的研究

半导体技术 2003年第2期28卷 61-64,46页

作者：侯睿何对燕陈丹李志宏武汉大学电子信息学院测试计量仪器与通信工程部级重点实验室湖北武汉430079

通过分析有效折射率方法在计算SOI矩形光波导中的误差,得出了从矩形波导的短边和长边分别计算波导的参数是不相同的结论,对于利用修正的有效折射率法求解波导参数有指导意义。

关键词：矩形光波导 SOI 有效折射率光波场模式

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弱导矩形光波导的准TEM模分析方法

工程兵工程学院学报 1992年第2期 90-96页

作者：李玉权

本文基于准TEM模假设,推导了非对称的及对称的矩形光波导的特征方程。准TEM模假设对弱导光波导是一个相当精确的近似。而由此假设所导致的特征方程具有简洁的形式,可以用图解法求解,所得的解,除了在截止点附近以外与用其他更严格的方法... 详细信息

本文基于准TEM模假设,推导了非对称的及对称的矩形光波导的特征方程。准TEM模假设对弱导光波导是一个相当精确的近似。而由此假设所导致的特征方程具有简洁的形式,可以用图解法求解,所得的解,除了在截止点附近以外与用其他更严格的方法所得到的解吻合得相当好。

关键词：矩形光波导边界条件特征方程图解法

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SOI集成光波导的制备及传输特性研究

SOI集成光波导的制备及传输特性研究

作者：晋玉剑中北大学

学位级别：硕士

由于传统的电子器件无法满足当今社会对信息传输容量大、速率高的要求，光波导技术应运而生，并成为实现光电集成和光子器件最具潜力的基础结构。SOI光波导具有单晶硅材料的优势，又具有高折射率对比度，同时与CMOS工艺完全兼容。随着... 详细信息

由于传统的电子器件无法满足当今社会对信息传输容量大、速率高的要求，光波导技术应运而生，并成为实现光电集成和光子器件最具潜力的基础结构。SOI光波导具有单晶硅材料的优势，又具有高折射率对比度，同时与CMOS工艺完全兼容。随着纳米光子学及微加工工艺的发展，基于SOI材料的光电器件的单片集成成为光电子产业的重要发展方向。而高性能硅基光波导器件的实现依赖于超低损耗的光波导结构单元，光能量沿波导表面以倏逝场形式传输，波导的结构尺寸、传输模态、表面粗糙度等是影响光传输损耗的重要因素。因此，通过研究SOI光波导的传输特性与制备过程从而实现超低损耗的SOI光波导，具有重要的科学意义及应用价值。本论文的主要成果包括：1.在理论上，对SOI光波导的传输模态进行了研究，对矩形光波导在TE模态下的有效折射率、导模的截止、单模传输条件进行了分析，并对SOI光波导的传输损耗类型及表征方法进行了总结。对SOI光波导的单模传输条件进行了时域有限差分法(FDTD)仿真，对不同宽度的SOI波导进行了光场特性仿真，对不同半径的环形波导进行了弯曲损耗仿真。在理论研究及仿真结果的基础上设计了直波导、90度弯曲波导、180度弯曲波导结构、环形波导等结构。2.在SOI集成光波导的制备方面，本论文中主要进行了四寸整片工艺和分片工艺，整片工艺主要采用紫外光刻、感应耦合等离子刻蚀、聚焦离子束刻蚀加工而成，实现了最小宽度为1μm的光波导制造，分片工艺主要采用电子束光刻、磁控溅射、感应耦合等离子刻蚀等几种工艺，实现了最小宽度为500nm的波导制造。3.在测试方面，本论文对不同工艺制作的SOI波导分别进行了耦合效率及传输损耗的测试，测试手段主要借助SEM、AFM、光学测试平台等。对比得到端面耦合和垂直纳米光栅的耦合效率分别为12%和47%，并测得两批SOI矩形直波导的传输损耗分别为8.32 dB/ cm和4.67 dB/ cm，测得半径为20μm、宽度为500nm的环形波导损耗为0. 02±0.001dB /bend。

关键词：集成光学 SOI 矩形光波导弯曲波导制备模态损耗

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声光移频器光路的模拟研究

声光移频器光路的模拟研究

作者：王海洋长春理工大学

学位级别：硕士

针对国内外集成光学陀螺技术的需要,本文对Mach-Zehnder型光波导进行了数值分析,并通过计算机软件进行编程实现,从而对声光移频器光路进行优化设计。本文对直角坐标系下有限差分光束传播法和曲线宽角有限差分光束传播法建立了数学模型... 详细信息

针对国内外集成光学陀螺技术的需要,本文对Mach-Zehnder型光波导进行了数值分析,并通过计算机软件进行编程实现,从而对声光移频器光路进行优化设计。本文对直角坐标系下有限差分光束传播法和曲线宽角有限差分光束传播法建立了数学模型。在此模型的基础上,结合边界条件,先利用计算机模拟出了矩形光波导、分支波导的光场传播图,然后在此基础上对Mach-Zehnder型光波导进行数值模拟,并详细地分析了波导中光场的传输特性,对影响其传播的因素进行了仔细的分析和讨论,并将计算结果和有关文献报道的结果进行了对比研究。结果表明,利用有限差分光束传播法对光波导器件进行模拟,其结果是精确的。为集成光学陀螺的研制提供了良好的理论指导和技术基础。

关键词：光束传播法矩形光波导马赫曾得型光波导有限差分宽角边界条件