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近年来，基于DP-QPSK调制格式的100Gbit/s相干光纤通信系统引起了人们的广泛关注。90°相移光混合器是相干光纤通信系统的关键组件，用来实现QPSK光信号的解调，对其研究具有重大经济价值和实用前景。本课题来源于武汉邮电科学研究院下属的武汉电信器件有限公司，以InP基90°相移光混合器为主要研究对象，围绕90°相移光混合器的基本理论、设计优化、制作工艺、测试结果展开论述。主要工作及创新点如下：(1)提出了一种可调90°相移光混合器结构。该结构由一个成对干涉型的2×4MMI、一个2×2MMI和一个可调电极组成。2×4MMI和2×2MMI直接相连，在连接处有一个宽度为2×4MMI1/4的可调电极，通过调节电极中的电流来改变局部折射率，从而达到最佳输出。与传统的基于4×4MMI的90°相移光混合器相比，使用可调电极可以针对不同的工作波长精确调节，而且制作工艺成熟，制作容差更大。采用2×4MMI和2×2MMI直接级联的方式，既减小了损耗，又缩短了器件的尺寸。仿真表明当光从单端口输入时，最大附加损耗为0.45dB，最大不平衡度为0.04dB。当光从双端口输入时，整个C波段的相位偏差都在3°以内。容差分析表明这种可调90°相移光混合器的宽度容差是传统90°相移光混合器的3倍。(2)对基于4×4MMI的90°相移光混合器进行了系统研究，完成了90°相移光混合器的优化设计，容差分析，制作测试。仿真表明当光从Input1输入时，整个C波段的最大附加损耗为0.66dB，最大不平衡度为0.35dB。当光从双端口输入时，整个C波段的相位偏差小于2°。容差分析表明这种90°相移光混合器的宽度容差在0.1μm以内。通过调节光刻和刻蚀工艺，将MMI多模区的宽度误差控制在0.1μm以内。测试表明90°相移光混合器的中心波长在1.54μm，偏离设计值5nm。当工作在1.54μm时，90°相移光混合器的损耗为20.8dB，其中附加损耗和弯曲损耗为0.8dB，本征损耗为6dB，其它损耗为14dB。在整个C波段的最大不平衡度为0.5dB，与OIF要求相比，还有0.36dB的余量，说明该器件满足设计要求，具有良好的应用前景。(3)搭建了一套基于DP-QPSK调制格式的10Gbit/s相干通信系统。在发射端采用手动调节的方式对DP-QPSK调制器进行精确调节，获得了最佳的眼图。在接收端使用离线方式进行数字信号处理，恢复出了原始信号。