高速波导声光调制器的研究

论文摘要

高速波导声光调制器以其开关速度快、体积小、插入损耗小、驱动功率低、机械稳定度高、设计灵活方便、便于集成等优点,在调制器的研究中具有很广的应用前景,并且这种调制器可用在高速光通信领域中。本文对高速波导声光调制器的理论和实验分别进行了研究。对声波导和光波导进行了理论分析,尝试了调制器的第一步试制,并做了实验研究。论文的主要内容包括以下几个方面:1.回顾和介绍了当今波导声光调制器的国内外研究进展和趋势;2.研究了波导声光调制器的基本理论,包括:声表面波原理、光波导中的导波、表面波声光效应、波导声光调制原理等;3.通过理论分析,从耦合波方程和压电方程出发,利用边界条件,通过声表面波波速的求解原理,在解耦的情况下,综合考虑声表面波的波速和机电耦合系数,提出了一种设计声波导厚度的方法,并且通过计算机仿真。4.选择光束传播法(BPM法)对光波导进行分析。利用OptiBPM软件,对原设计的高速波导声光调制器的光波导部分进行了模拟和分析。分析影响锥形波导性能的三个主要设计参数,并在此基础上重新进行了锥形波导的优化设计。5.高速波导声光调制器的试制和实验研究。完成器件第一步——光波导部分的试制。实验研究主要是测试试制的器件,并对测试结果进行了分析,提出改进意见。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 集成光学的发展
• 1.2 光调制器和光开关的发展
• 1.3 声光器件及声表面波的发展与应用
• 1.4 国内外波导声光调制器的研究现状
• 1.5 本论文主要内容
• 第二章 波导声光调制器基本原理
• 2.1 声表面波
• 2.1.1 声表面波技术的发展史
• 2.1.2 弹性波
• 2.1.3 瑞利波
• 2.2 光波导中的导波
• 2.3 表面波声光效应
• 2.4 机电耦合系数
• 2.5 波导声光调制原理
• 第三章 声表面波求解方法
• 3.1 压电介质中的声表面波
• 3.1.1 压电介质中的耦合波方程
• 3.1.2 介质表面的边界条件
• 3.2 薄膜介质中的声表面波
• 3.3 解耦的声表面波的求解方法
• 第四章 高速波导声光调制器的设计
• 4.1 新型波导声光调制器的整体设计
• 4.2 波导声光调制器的声波导设计参数
• 4.2.1 不同切型压电晶体中的坐标变换
• 4.2.2 理论分析中使用的参数
• 4.3 声波导的分析与设计
• 第五章 光波导分析
• 5.1 常用的光波导模式的分析方法
• 5.2 OptiBPM 软件简介
• 5.3 利用OptiBPM 软件设计和分析光波导
• 5.3.1 光波导结构和折射率设计
• 5.3.2 光波导中光场随传输的变化
• 5.3.3 光波导中光场及有效折射率分布
• 5.3.4 影响光波导性能的因素分析
• 5.3.5 光波导的优化设计
• 第六章 波导声光调制器的制作、实验结果与分析
• 6.1 波导声光器件的制作方法
• 6.1.1 光波导制作技术概述
• 6.1.2 退火质子交换法制作波导
• 3 光波导的制作方法'>6.1.3 Ti 扩散LiNbO₃光波导的制作方法
• 6.2 光波导的制作过程
• 6.2.1 光刻
• 6.2.2 镀Ti 膜
• 6.2.3 剥离
• 6.2.4 Ti 扩散工艺
• 6.3 叉指换能器与声波导的制作方法
• 6.4 波导声光调制器的测试与分析
• 6.4.1 光波导的测试装置
• 6.4.2 测试结果与分析
• 6.4.3 改进的方法
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢