集成光波導(dǎo)光延遲技術(shù)研究.pdf

1、相比于電子，光傳輸具有更快的速率，而且光子作為載體不易受電磁場(chǎng)干擾，因此集成光學(xué)已經(jīng)成為信息化社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。隨著集成光學(xué)的發(fā)展，集成光波導(dǎo)無論在材料還是制作工藝方面都得到了很大的改善，基于集成光波導(dǎo)的延遲技術(shù)相比基于光纖、光纖光柵和高色散光纖等的延遲技術(shù)，其延時(shí)精度更高、損耗低、體積小、重量輕、易于集成并且穩(wěn)定性好，所以成為近年來的研究熱點(diǎn)。
　　本文的研究為光波導(dǎo)延遲線提供了較為詳細(xì)的理論分析和設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。首先介紹了硅基光波

2、導(dǎo)材料的發(fā)展，以及光波導(dǎo)延遲線的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。接著用導(dǎo)波光學(xué)理論對(duì)光波導(dǎo)進(jìn)行分析，采用有限差分束傳輸法分別建立了二維和三維仿真模型，應(yīng)用Rsoft軟件和Matlab軟件分別對(duì)SOI、SiO2和Si3N4波導(dǎo)就不同的結(jié)構(gòu)、橫截面尺寸、曲率半徑對(duì)彎曲損耗的影響以及平行波導(dǎo)之間的耦合進(jìn)行了仿真分析，設(shè)計(jì)出低損耗的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。然后在以上仿真基礎(chǔ)上使用bend-simulated方法對(duì)設(shè)計(jì)出的SOI、Si3N4和SiO2彎曲波導(dǎo)進(jìn)行優(yōu)化，并就這

3、三種材料的波導(dǎo)分別設(shè)計(jì)了直接轉(zhuǎn)向型 Y分支和S彎曲型Y分支，分析對(duì)比了兩種Y分支結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。最后在此基礎(chǔ)上完成了一個(gè)1×8的基于SiO2條形光波導(dǎo)的延遲線方案設(shè)計(jì)。SiO2條形波導(dǎo)具體的結(jié)構(gòu)參數(shù)為寬7μm，高7μm，折射率差?為0.36％。光波導(dǎo)的延遲路徑采用級(jí)聯(lián)三級(jí)Y分支，構(gòu)成一個(gè)1×8光分束器。延遲線陣列版圖的尺寸大小為1.3cm×1.1cm，最小彎曲半徑為5mm，總損耗為1.88dB，各通道具有良好的損耗一致性，相鄰信道延時(shí)差為