M-Z型聚合物電光調(diào)制器理論研究.pdf

1、Mach-Zehnder(M-Z)型聚合物電光調(diào)制器具有無頻率啁啾、半波電壓小、速率失配程度小、低驅(qū)動(dòng)電壓等特點(diǎn),在高速光通信、高速電光開關(guān)陣列、相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)以及微波光子系統(tǒng)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。微波光子系統(tǒng)中調(diào)制器完成微波信號的光調(diào)制,由于微波信號比一般的電信號頻段高,調(diào)制器需要具有調(diào)制帶寬大、低損耗的特性,聚合物電光材料因其具有低介電常數(shù)、大電光系數(shù)及低損耗等優(yōu)點(diǎn),在制備高速率寬帶寬調(diào)制器的應(yīng)用中具有很大優(yōu)勢。
　　 本文

2、從聚合物的極化原理和材料特性出發(fā),分析了極化聚合物的電光效應(yīng)。運(yùn)用有效折射率法(EIM)設(shè)計(jì)了聚合物脊型波導(dǎo)。M-Z型調(diào)制器的轉(zhuǎn)換函數(shù)呈正弦型,在無偏置時(shí)調(diào)制信號的動(dòng)態(tài)范圍較小,限制了其調(diào)制深度,通常需要在π/2偏置相位附近建立工作點(diǎn),其偏置方式主要有直流偏置和光學(xué)偏置兩種。本文對兩種偏置方式的原理進(jìn)行了介紹,詳細(xì)分析了兩種實(shí)現(xiàn)光學(xué)偏置的方法,即路徑非對稱和折射率非對稱。采用有限差分束傳播法(FD-BPM)對兩種基于光學(xué)偏置的M-Z型電

3、光調(diào)制器進(jìn)行了模擬仿真研究,仿真結(jié)果顯示兩種光學(xué)偏置方法均實(shí)現(xiàn)了在轉(zhuǎn)換函數(shù)的線性區(qū)域建立工作點(diǎn)的目標(biāo),并且分別得到了26dB和23dB的消光比輸出。
　　 電極系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是電光調(diào)制器設(shè)計(jì)的另一重要內(nèi)容,本文采用行波微帶電極結(jié)構(gòu),對M-Z型聚合物電光調(diào)制器進(jìn)行單臂微帶調(diào)制。施加在行波電極上的微波信號和光波載波之間的速率差異與電極導(dǎo)體損耗共同決定著調(diào)制帶寬,電極系統(tǒng)的特征阻抗決定著微波信號功率的利用率,電極系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理想目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)速