【摘 要】
:
绝缘体上硅(SOI)波导和功能器件在研究和开发中的重要进展已经得到报道,当前硅光子集成技术已经在光纤通信和计算机中的光学数据传输以及芯片光互联和生物医药等多个领域中得到应用,因此各种SOI波导被认为是目前光子集成电路(PLC)领域最有前途的技术平台之一。本论文首先通过对SOI波导马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型2×2光开关的光学性能与波导加工质量的依赖性进行研究,建立其光学性能与几何尺寸(脊宽)误差
论文部分内容阅读
绝缘体上硅(SOI)波导和功能器件在研究和开发中的重要进展已经得到报道,当前硅光子集成技术已经在光纤通信和计算机中的光学数据传输以及芯片光互联和生物医药等多个领域中得到应用,因此各种SOI波导被认为是目前光子集成电路(PLC)领域最有前途的技术平台之一。本论文首先通过对SOI波导马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型2×2光开关的光学性能与波导加工质量的依赖性进行研究,建立其光学性能与几何尺寸(脊宽)误差和波导侧壁粗糙之间的理论模型。进而,分别利用耦合器理论模型和有限差分光束传播法(FD-BPM)软件,对MZI结构的光输出性能与几何尺寸误差和波导侧壁粗糙度之间的内在关系进行研究,同时考虑加工中的实际误差和测量精度误差的共同影响。论文中系统模拟了波导侧壁粗糙度(SWR)和脊宽误差(RWE)对器件芯片上光损耗(OCL)性能的影响,分析了脊宽误差(RWE)对器件“直通”和“交叉”输出端口的串扰(XT)效应。模拟结果表明,对于芯层厚度为2.0mm和脊宽为2.0mm的SOI波导,OCL对SWR的依赖性为0.5 d B/nm,XT对RWE的依赖性为1.2 d B/nm。最后,利用共聚焦显微镜系统CLSM(confocal laser scanning microscope)对实际加工的波导粗糙度进行了测试,发现实际粗糙度测量值(100~200 nm)远大于模拟时所设定的粗糙度范围(10~30 nm),所以基于粗糙度实际测量结果对MZI结构的光输出性能做进一步模拟,进而对实际加工的MZI器件的两输出端光损耗和隔离度(或者串扰)性能进行了测试,发现实验结果与模拟结果一致。文章中针对侧壁粗糙度与波导各参数之间的关系和误差对波导参数的影响而建立的理论与技术基础,对硅光子集成器件的研制与开发都很有参考价值。例如,本项成果可为MZI-PLC和MZI-PIC器件的设计提供数据基础。
其他文献
超材料作为一种新兴人工材料,能够满足自然材料所不能满足的奇异特性。通过人为设计超材料结构单元,可以对电磁波的振幅、相位、极化等调控,从而在电磁波与电磁场调控领域拥有广阔的应用前景。目前,使用超材料对电磁波极化的调控主要为了实现高效、宽带以及多频段转换,在超材料结构变化对极化特性影响方面研究较少。本文基于超材料对电磁波的振幅和相位的调控,在可见光波段,通过变换单元形式,研究不同单元结构下的交叉极化转
日常生活中,室外环境下的定位服务通常由卫星定位系统提供,美国、中国、俄罗斯、欧盟等国家和组织均自主研制了卫星导航系统。但小区里高楼密集,室内环境里水泥钢筋多,卫星信号难以穿过墙壁完成定位目标,因此基于卫星导航的定位软件仅适合在室外提供精准的定位、导航服务。由于人们对室内环境中定位服务需求的逐年增加,研究人员对室内定位技术展开了研究,并已取得诸多成果,例如基于蓝牙、超宽带、可见光等的定位方法。其中,
硅基PIN探测器是一种高敏感度的电子器件,它具有灵敏度高、体积小、响应快等优点,广泛应用于光电探测领域,例如:医疗、通信、测距、打印等等。光电探测器在探测激光信号时可能会受到损伤,导致探测器的光电性能下降,对探测器的探测效果产生极大地影响,因此研究连续激光辐照硅基PIN探测器热效应具有十分重要的意义。1064nm连续激光辐照硅基PIN探测器会出现光电转换、光热转换等现象,损伤过程较为复杂。本文通过
混沌光相较于一般激光而言,具有类噪声的随机频谱和强抗干扰性等优点被广泛应用在混沌保密通讯,混沌光雷达等应用方面。半导体激光器因为体积小、价格低廉、易集成等优点成为输出混沌光的首选激光器。但是,半导体激光器需要添加外部扰动才能输出非线性混沌光,使得输出的混沌光具有明显的延时特性和信号带宽较窄等问题,而这些问题严重影响了混沌光的应用。所以需要对半导体激光器系统输出的混沌光性能进行优化,混沌光对半导体激
在火力发电的工业生产中,将粉末燃烧材料以一定速度吹入管道内,形成一种气体与粉末固体颗粒的混合流体,该流体在管道内的随机定向移动称为气固两相流。流体质量流量的大小直接影响着火力发电效率、环境污染程度以及设备的运行状态。然而,风速是影响质量流量的关键因素。因此,如何利用流体参数对管道内风速进行识别与检测成为关键问题。本文基于中北大学与提塞德大学合建的“颗粒与两相流中英联合实验室”平台,针对以上关键问题
晶体中的受激拉曼散射已经成为固体激光器激光频率转换的一种重要途径,近三十年来随着晶体材料的蓬勃发展一直是激光器研究领域的热点。固体拉曼激光器在激光器结构、运转方式和输出波长等方面具有丰富的多样性。LD泵浦调Q内腔式拉曼激光器将激光晶体、调Q晶体和拉曼晶体集成在一个激光腔中,在一个激光腔中实现从LD到拉曼光的转换,具有效率高、体积小的优点,一直是固体拉曼激光器研究的关注点。近年来,在一个激光腔中集成
元素含量体现了人体的健康情况,毛发元素含量能够充分代表人体元素含量,目前常用的人体毛发微量元素检测手段主要有原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法等,这几种检测手段都存在着损坏实验样品,处理过程比较复杂,无法重复测量等缺点,所以急需一种操作简单、对于实验样品可以达到无损或微损、可以重复检测的技术,基于激光诱导等离子体光谱技术,具有操作简单、检测时间较短、
进行枪炮弹丸的各参数测试是评估武器性能的重要指标,对于武器研发、生产以及升级改进具有非常重要的意义,现在大多数试验靶场应用的弹丸测速技术对试验环境要求较高,而且前期准备过程复杂、操作繁琐,测试精度也容易被恶劣环境影响,当前的雷达测速技术多采用额外的分析软件进行数据处理,系统集成度不高。本文针对弹丸测速技术存在的测试方式复杂、对环境要求高、集成度低等问题,提出一种小型化、硬件化、集成化的便携式微波测
血常规检测仪是医院临床检验应用非常广泛的仪器之一。目前,临床使用的血常规检测仪可以快速准确地获取病人血液信息,但是由于血常规检测仪体积较大,24小时待机,以及需要定时清洗液路,只有在较大规模的医院才配置血常规检测仪,为了方便社区医院,偏僻地区或野外作业,开始把目光转向便携式血常规检测的开发。近年来,实现细胞检测自动化分析对临床应用与学术研究有着重要的意义。在此背景下,我研究开发了便携式血常规检测系
随着现代工业的生产与发展,气体的运输和存储显得尤为重要,如储气罐,气体运输管道等,在工厂中被大量使用。但在自身原因与外部因素的作用下,这些设备难以避免的会发生泄漏造成能源浪费,甚至引发安全事故。所以如何快速高效的检测定位泄漏是目前急需解决的问题。理论分析表明超声波泄漏检测受到检测方向角、检测距离等信号检测因素的影响。由于泄漏孔径的大小以及容器内压力的变化会导致泄漏处超声信号的中心频率的变化,因此在