【摘 要】
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由于光纤与SOI(Silicon-on-insulator)波导之间存在巨大的模场失配,二者直接进行端面耦合时的损耗非常高,需要通过模斑转换器(SSC,Spot Size Converters)来减小模场失配,从而
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由于光纤与SOI(Silicon-on-insulator)波导之间存在巨大的模场失配,二者直接进行端面耦合时的损耗非常高,需要通过模斑转换器(SSC,Spot Size Converters)来减小模场失配,从而降低耦合损耗。迄今研究者们提出了各种结构的硅基模斑转换器,包括:三维锥形模斑转换器、双层锥形模斑转换器、倒锥形模斑转换器和梯度折射率透镜型模斑转换器等,并且在离子交换玻璃基模斑转换器方面也进行了一些研究。玻璃基模斑转换器采用玻璃基离子交换光波导技术制作,具有工艺简单、成本低的独特优势。本论文针对玻璃基模斑转换器进行研究,主要内容如下:1.玻璃基离子交换过程的模拟:从通用的扩散方程出发,采用时域有限差分法(FDTD,Finite Difference Time Domain Method)对热离子交换、反交换和电场辅助离子迁移过程进行了模拟,求解波导的离子浓度分布和折射率分布,并采用RSoft仿真了离子交换窗口宽度和扩散深度对波导模场尺寸的影响。2.玻璃基表面型模斑转换器的设计、制备及表征:通过玻璃基离子交换光波导技术,设计和制备了不同尺寸的玻璃基表面型模斑转换器。测试结果显示玻璃基表面型模斑转换器引入的模斑转换损耗均在1.0d B以下。3.玻璃基模斑转换器的改进:提出了一种玻璃基分段式模斑转换器,通过多段玻璃基锥形波导芯片级联的方式,可以实现更大幅度的模斑尺寸缩减。
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