随着光相控阵雷达在军事领域的广泛应用,作为其中的关键器件,光子学射频移相器已经引起各国科研工作者的高度重视。同时,近年来人们对于有机聚合物制备的光电子器件的关注度也在不断提高。因此,基于有机聚合物的光子学射频移相器已成为国内外的研究热点之一。本文首先对光子学射频移相器的研究意义、研究进展及非线性电光聚合物进行介绍。接下来,由麦克斯韦方程推导出平板波导中TE模和TM模场的本征方程并介绍有效折射率法和变分有效折射率法。对脊型光波导中光场分布的分析采用有限差分的光束传播法。在工作波长1.55μm、脊高0.2μmn、芯层厚度为1.5μm的条件下,利用有效折射率法求得单模传输条件下脊型光波导的脊宽为5μm。在OptiBPM中对脊型直波导进行仿真。为了减少器件尺寸和降低损耗,将采用升正弦S弯曲波导来代替Y分支功率分束器的分支直波导。在OptiBPM对器件光波导损耗的仿真过程中,发现光波导交叉区域存在交叉损耗和串扰,以及Y分支功率分束器输出功率不均匀的现象。研究发现,主要是由于S弯曲波导输出端场的失真造成。因此引入了一种新的弯曲波导结构-匹配型弯曲波导来优化器件的光波导结构。文中对原来的光子学射频移相器的工作原理进行分析,发现射频信号只有在相移量小于110°时,才能与外加直流控制电压保持线性关系。当外加直流控制电压从0到2Vπ变化时,输出射频信号功率波动超过15dB。通过研究发现主要是因为光单边带调制器输出信号中存在载波分量,所以在原有光子学射频移相器结构的基础上引入平衡波导和可调分束比的Y分支功率分束器。经过理论计算后发现新的移相器结构能够实现360°线性相移,输出射频信号的功率保持恒定。为了实现可调分束比和去除光单边带调制器、平衡波导中的相位偏置电压,可用多模干涉分束器代替Y分支功率分束器。在单个光子学射频移相器的基础上,分别将光单边带调制信号和光相位调制信号各自引出两路并相互作用,形成两路独立控制输出的光子学射频移相器,这个称为两路输出的光子学射频移相器。通过OptiBPM仿真,两路输出的光子学射频移相器的插入损耗分别为7.30dB和7.42dB。交叉弯曲波导的损耗为0.56dB,串扰为21.55dB。当上电极加电压8V、下电极接地时,10000μm的电光相互作用区间能使光场产生236°的相位改变量。光子学射频移相器的电极系统采用的是微带线结构的行波电极。文中最后利用集成光路技术对多路输出的光子学射频移相器进行实验室制备,工艺流程包括真空镀膜、旋转甩涂、光刻显影、湿法腐蚀、反应离子束刻蚀和电晕极化等步骤。基于有机聚合物的两路输出光子学射频移相器原型器件的尺寸为4cm×0.5cm。相信在不久的将来,随着集成光路制备工艺技术水平的提高和人们研究的深入,基于有机聚合物的多路输出光子学射频移相器必定能够大量应用到军事领域中,为国家的国防建设做出巨大的贡献。