论文部分内容阅读
模数转换器(Analog-to-Digital Convertor,ADC)是将模拟信号转换为数字信号的工具。电ADC的研究和开发虽已臻于成熟,但其受限于采样时钟的孔径抖动和比较器模糊,其采样速率难以提升。光ADC通过使用光脉冲采样和波分/时分复用等技术可以达到100Gs/s的采样率,可有效解决上述两大难题,同时提高有效位数、带宽等性能。就目前报道来看,可集成的OADC芯片还处于各关键单元器件不断完善的阶段。在OADC的关键技术中,偏振分束器与电光调制器扮演着重要角色。针对不同的测试、集成需求,需要设计更小尺寸更优性能的偏振分束器和电光调制器,并将其完善至器件库。鉴于此,论文围绕偏振分束器和电光调制器展开研究。论文的主要工作内容如下:1.提出了一种基于MMI的新型偏振分束器,通过采用斜入射的方式,可大大缩减偏振分束器的长度。通过仿真优化得到四组性能较优的斜入射MMI偏振分束器的结构参数,并与同宽度传统MMI型偏振分束器进行了对比。通过仿真优化,得到了 MMI宽度为2.85μm的两种结构参数和MMI宽度为2.97μm的两种结构参数。其中,MMI宽度为2.85μm的两种结构参数其偏振消光比在大于20dB时,TM模式工作带宽分别为82nm、80nm,TE模式工作带宽为31nm、30nm;MMI宽度为2.97μm的两种结构参数偏振消光比在大于20dB时,TM模式工作带宽分别为108nm、90nm,TE模式工作带宽为30nm、50nm。四种结构参数的新型MMI偏振分分束器性能与传统MMI偏振分束器相仿,但其尺寸比传统MMI型偏振分束器长度上分别缩减了 55.3%、50.8%、52%、55.6%。2.研究了基于LNOI材料的两种结构(SiN脊波导型和LN脊波导型)和基于LN-SOI材料的两种结构(BCB型和SiO2型)的铌酸锂薄膜电光调制器的光学特性。1)SiN脊波导型结构的限制因子最高为0.773,传输损耗为1.43dB/cm。LN型结构的限制因子最高为0.803,传输损耗为5.59dB/cm。并对两种结构进行了对比,综合考虑限制因子和传输损耗,选择LN型结构。2)BCB型耦合效率最高为0.757,限制因子最高为0.587,传输损耗为4.2dB/cm。SiO2型结构的耦合效率最高为0.67,限制因子最高为0.625,传输损耗为5.27dB/cm。并对两种结构进行了对比,综合限制因子和传输损耗,选择SiO2型结构。3)对LN型结构和SiO2型结构的光学特性进行了对比,综合限制因子(耦合效率)和制作工艺,选择LN型结构。并对LN型的电域结构进行了理论分析,LN型结构的铌酸锂薄膜调制器半波电压可小于6V,同时限制因子越高,半波电压越小;另一方面,半波电压和调制带宽存在相互制约的关系,当电极长度由4mm增加至10mm时,半波电压由10V降低至3V,但3dB带宽也由50GHz降低至28GHz。