【摘 要】
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在光信息的时代,在全光网络（All Optical Network,AON）中作为核心部件起偏振复用或调控功能的偏振分束器,受到人们的广泛关注。其中,硅基光波导偏振分束器因为平面光波电路（Planar Lightwave Circuits,PLC）技术的存在,使得器件集成度和工艺兼容性等方面具备诸多优势,有着极其广阔的应用前景和巨大的市场潜力。本论文主要研究基于绝缘体上硅（Silicon-on-I
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在光信息的时代,在全光网络（All Optical Network,AON）中作为核心部件起偏振复用或调控功能的偏振分束器,受到人们的广泛关注。其中,硅基光波导偏振分束器因为平面光波电路（Planar Lightwave Circuits,PLC）技术的存在,使得器件集成度和工艺兼容性等方面具备诸多优势,有着极其广阔的应用前景和巨大的市场潜力。本论文主要研究基于绝缘体上硅（Silicon-on-Insulator,SOI）波导的非对称马赫-曾德尔干涉型（Asymmetric Mach Zehnder interference,AMZI）偏振分束器。首先研究并分析了波导弯曲导致传输光折射率的变化机理,通过保角变换方法将弯曲波导等效成直波导,从而得到了弯曲波导经过保角变换后等效直波导的折射率分布公式,进而得出弯曲波导的折射率变化公式。然后将弯曲波导引起传输光折射率的变化理论引入到AMZI型器件中在其两臂之间形成可控光学相位差,从而产生了定义TE和TM模式在两个输出端独立输出的理论模型。通过MATLAB数据计算,设计了既无需外部调制手段也不用额外加工工艺就能达成偏振分束功能的AMZI型偏振分束器。利用有限差分光束传播法（Finite Difference-Beam Propagation Method,FD-BPM）软件对SOI波导AMZI型偏振分束器器件的性能进行模拟与优化设计。结果表明,当绝缘层和包覆层Si O2材料的折射率为1.45509,厚度均为3.0μm;芯层Si材料折射2.95,内脊高1.2μm,外脊高2.0μm,脊宽1.5～2.0μm时,实现了理想的偏振分束器功能,其TE和TM两个模式的消光比分别为26d B和25d B,说明该器件结构可实现偏振分束的器件功能。最后,选择合适器件结构进行加工和实验测试,对理论和实验结果进行归纳与总结,并提出了一个器件性能改进方案。
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