论文题目: Ⅲ-Ⅴ族半导体多量子阱平面波导谐振腔滤波器的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 物理电子学
作者: 徐国明
导师: 孙小菡,蔡纯
关键词: 集成光路,平面光波光路,族半导体多量子阱,谐振腔滤波器,时域有限差分,光子全参数测试系统
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 光滤波器是IP/WDM光网络中节点和终端设备的关键器件。基于平面波导谐振腔的光滤波器具有结构简单、性能好、集成性高、易于构成其他光器件等优点而备受关注。本文主要进行半导体多量子阱平面波导谐振腔滤波器的研究,开展了四端口器件理论、数值分析方法、滤波器优化设计、制作和测试等系列工作。论文首先分别给出三种材料——InP基InGaAsP-MQW、GaAs基InGaAs/InAlAs- MQW和GaAs/AlGaAs的结构,深入分析了三种材料构成的脊波导中的光波模式和传输特性,获得了单模工作条件和参数,为设计谐振腔滤波器奠定了基础。然后采用时域有限差分(FDTD)法,基于InP/InGaAsP- MQW单模脊波导,优化设计了矩形和跑道形并联谐振腔滤波器;优化设计了GaAs基InGaAs-InAlAs MQW环形谐振腔光滤波器;获得单谐振腔和谐振腔级联的仿真结果,包括光场分布,滤波器的光谱特性等;对所得结果进行了讨论,证实了所提方案的可行性。最后,基于国内先进的生产线,研制出InP/InGaAsP平面波导谐振腔滤波器。建立了具有国际先进水平的81910A光子全参数测试系统,实现了裸片与单模光纤的高效耦合,两类谐振腔滤波器裸片在实验室内通过了光学性能的测试,测试结果与仿真结果基本相似,输出端功率谱图显示该器件具有较明显的滤波特性。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 光滤波技术的应用
1.2 高折射率差波导和谐振腔滤波器
1.2.1 平面光波光路器件的集成
1.2.2 高折射率差波导
1.2.3 平面波导谐振腔滤波器
1.3 其他光滤波器
1.3.1 阵列波导光栅AWG
1.3.2 光栅型
1.3.3 干涉滤波型(轴向对准型)
1.3.4 耦合型光纤滤波器
1.4 本文工作简介
1.4.1 目前存在的问题
1.4.2 研究意义
1.4.3 主要内容
参考文献
第二章 理论和数值分析方法
2.1 谐振腔滤波器时域模式耦合理论
2.1.1 四端口系统时域耦合方程
2.1.2 耦合方程的求解
2.1.3 分析和讨论
2.2 传输矩阵法
2.2.1 传输矩阵方程
2.2.2 讨论
2.3 光波导近似和数值分析法
2.3.1 有效折射率法EIM
2.3.2 时域有限差分法
2.3.2.1 麦克斯韦方程
2.3.2.2 二维FDTD 格式
2.3.2.3 吸收边界条件
本章小结
参考文献
第三章 谐振腔光滤波器的优化设计
3.1 脊波导结构
3.1.1 InP/InGaAsP-MQW 单模脊形波导的设计
3.1.2 GaAs/AlGaAs 单模脊波导的设计
3.1.3 InGaAs-InAlAs MQW 单模脊波导结构
3.2 平面波导谐振腔滤波器的设计
3.2.1 基于InGaAs-InAlAs MQW 的谐振腔滤波器
3.2.1.1 单环谐振腔光滤波器
3.2.1.2 环形谐振腔的级联
3.2.2 基于InP/InGaAsP MQW 的谐振腔滤波器
3.2.2.1 矩形谐振腔光滤波器的优化设计
3.2.2.2.1 单个矩形谐振腔光滤波器
3.2.2.2.2 矩形谐振腔的级联
3.2.2.2 跑道形谐振腔光滤波器的优化设计
3.2.2.2.1 单个跑道形谐振腔光滤波器
3.2.2.2.2 跑道形谐振腔的级联
本章小结
参考文献
第四章 实验测试
4.1 实验测试系统
4.1.1 测试参数的定义和测试方法
4.1.2 波导器件基本参数测量方法
4.1.3 光纤与波导对准耦合系统
4.2 InP/InGaAsP-MQW 平面波导谐振腔滤波器的测试分析
4.2.1 并联矩形谐振腔光滤波器
4.2.2 并联跑道形谐振腔光滤波器
本章小结
参考文献
第五章 平面波导谐振腔滤波器的应
5.1 双环双波长信道上下路
5.2 可调激光器中的选频单元
本章小结
参考文献
总结
致谢
发布时间: 2007-03-12
参考文献
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