用于寬帶四流混頻波長轉(zhuǎn)換的硅納米波導(dǎo)的優(yōu)化設(shè)計及其模擬.pdf

1、隨著光通信技術(shù)的發(fā)展，基于SOI(silicon-on-insulator)結(jié)構(gòu)的硅納米線波導(dǎo)因其相對低成本的制作工藝，較高的非線性系數(shù)以及對光束的強束縛作用，被廣泛應(yīng)用于非線性光學(xué)領(lǐng)域。本論文主要研究了硅納米線波導(dǎo)中基于四波混頻效應(yīng)的波長轉(zhuǎn)換原理，并對應(yīng)用于波長轉(zhuǎn)換的硅納米線波導(dǎo)進行了優(yōu)化設(shè)計。
　　 本論文首先簡單介紹了硅光子學(xué)在光通信領(lǐng)域的發(fā)展以及硅納米線波導(dǎo)中基于四波混頻效應(yīng)的波長轉(zhuǎn)換的研究情況。
　　 通過對光

2、波導(dǎo)的基本理論的回顧，本論文簡要闡述了分析光波導(dǎo)中模場分布的解析方法和近似方法，以及有限差分法、光束傳播方法等常用且有效的數(shù)值計算方法。
　　 本論文對SOI硅納米線矩形波導(dǎo)中基于四波混頻效應(yīng)的寬帶波長轉(zhuǎn)換進行了理論研究，并分析了波導(dǎo)中損耗以及吸收效應(yīng)對于相位匹配條件的影響。數(shù)值模擬了波導(dǎo)芯層橫截面尺寸對于調(diào)節(jié)波導(dǎo)色散的作用，通過對波導(dǎo)橫截面尺寸、波導(dǎo)長度以及泵浦光入射功率的優(yōu)化設(shè)計擴展了波長轉(zhuǎn)換的帶寬并在波導(dǎo)的出射端得到了最大

3、波長轉(zhuǎn)換效率。
　　 在常規(guī)矩形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，本論文提出了一種多層結(jié)構(gòu)的條形波導(dǎo)。這種波導(dǎo)是在硅材料芯層的上、下兩個方向依次沉積折射率一低一高的兩層介質(zhì)膜，形成一種多層結(jié)構(gòu)。論文分析了芯層寬度、高度以及兩層覆蓋層的厚度四個幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對零色散波長位置以及色散曲線斜率的影響，經(jīng)數(shù)值計算在理論上提出了對該多層結(jié)構(gòu)條形波導(dǎo)橫截面尺寸的優(yōu)化設(shè)計方案，實現(xiàn)了寬帶的波長轉(zhuǎn)換。
　　 四波混頻波長轉(zhuǎn)換的效率與入射信號光相對泵浦光的