微環(huán)諧振調(diào)制器的調(diào)制性能研究.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人們對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)提出了高速度和大容量的要求，光纖通信應(yīng)運(yùn)而生。集成光學(xué)器件不僅是光纖網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，而且促進(jìn)了光纖通信的發(fā)展。作為集成光學(xué)中的關(guān)鍵器件，光調(diào)制器是高速、長(zhǎng)距離光通信中不可或缺的一部分。由于微環(huán)諧振調(diào)制器體積小、集成度高，功耗低，因此被廣泛應(yīng)用于集成光電子器件中。
　　在分析微環(huán)諧振調(diào)制器時(shí)，傳統(tǒng)的靜態(tài)耦合模理論無(wú)法對(duì)微環(huán)諧振器的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，因此研究可獲得精確結(jié)果、且利于計(jì)算

2、機(jī)編程的動(dòng)態(tài)分析方法十分必要。此外，設(shè)計(jì)可獲得高質(zhì)量調(diào)制輸出信號(hào)，且調(diào)制帶寬大、調(diào)制電壓低的微環(huán)諧振調(diào)制器非常重要。結(jié)合這一需要，本文的主要工作如下：
　　（1）針對(duì)分析微環(huán)諧振調(diào)制器已有方法的局限性，提出基于信號(hào)流程圖的動(dòng)態(tài)分析法，采用信號(hào)流程圖動(dòng)態(tài)分析微環(huán)諧振器的場(chǎng)傳輸模型，對(duì)時(shí)間和空間進(jìn)行離散化，實(shí)現(xiàn)精確高效計(jì)算。
　?。?）研究了單環(huán)諧振調(diào)制器的調(diào)制特性。利用正弦信號(hào)和高斯脈沖信號(hào)研究了單環(huán)諧振調(diào)制器在耦合強(qiáng)度調(diào)制、

3、折射率調(diào)制和傳輸損耗調(diào)制這三種調(diào)制模式下的輸出特性，并分析了調(diào)制深度。結(jié)果顯示，耦合強(qiáng)度調(diào)制可獲得極大的調(diào)制帶寬和高質(zhì)量的調(diào)制輸出信號(hào)，折射率調(diào)制和傳輸損耗調(diào)制輸出信號(hào)的幅度衰減較大，調(diào)制帶寬受限。
　?。?）研究了耦合強(qiáng)度調(diào)制模式的微環(huán)諧振調(diào)制器，包括含反饋波導(dǎo)的微環(huán)諧振調(diào)制器，基于 MZI（Mach-Zehnder Interferometer）耦合區(qū)的微環(huán)諧振調(diào)制器。對(duì)于含反饋波導(dǎo)的微環(huán)諧振調(diào)制器，利用正弦信號(hào)和高斯脈沖信號(hào)

4、，分析了反饋臂調(diào)制、微環(huán)調(diào)制和反饋臂與微環(huán)組合三種調(diào)制方式的調(diào)制輸出特性和調(diào)制深度。結(jié)果顯示，通過(guò)對(duì)反饋臂的折射率進(jìn)行調(diào)制可以實(shí)現(xiàn)耦合強(qiáng)度調(diào)制，并增強(qiáng)調(diào)制效果，實(shí)現(xiàn)寬帶調(diào)制。對(duì)于基于MZI耦合區(qū)的微環(huán)諧振調(diào)制器，在MZI的上下臂加相位環(huán)，可以增強(qiáng)調(diào)制效果。研究并比較了無(wú)相位環(huán)、含單個(gè)相位環(huán)、含雙相位環(huán)的微環(huán)諧振調(diào)制器的調(diào)制性能，并對(duì)相位環(huán)的優(yōu)化策略進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示，相位環(huán)的引入能增強(qiáng)調(diào)制輸出信號(hào)，當(dāng)將相位環(huán)的工作點(diǎn)設(shè)置為諧振點(diǎn)時(shí)，會(huì)