逆矩阵法处理近场模式测定介质光波导折射率

论文摘要

随着光通信的迅猛发展,以构建全光网为目标的集成光学器件成为目前研究的热点。在集成光路中,由于介质光波导制作成本低廉,体积小且易于与其他光电元件集成,成为集成光路的基础器件。在介质光波导中,条形光波导具有与单模光纤相似的结构特征和传输特性,与其他波导相比,更容易与光纤匹配且耦合损耗低。但由于条形光波导的制作工艺非常复杂,一定程度还停留于实验室研制阶段。为了更快更好地把它投入实用,对其参数和性质地测试就显得非常主要。尤其对折射率分布的表征在波导的制作设计与优化过程中有着重大的意义。鉴于这种考虑,本文提出了一种介质光波导折射率分布的测量方法,并以光纤作为测试对象验证了这种方法的可行性。为条形光波导折射率参量的表征提供了重要的依据和参考价值。论文主要分为五部分来介绍: 第一部分简要介绍集成光学发展现状以及介质光波导的概况。第二部分介绍了介质光波导的相关知识,包括波导结构和分类、折射率分布特点、传输损耗以及各种波导的制备工艺等等。第三部分从几何光学和波动光学的角度介绍了如何求解波导传输模式并列举了处理各种波导的近似方法。第四部分介绍几种常用的波导折射率的测量方法。第五部分主要讲述采用近场法和逆矩阵的数学处理方法构建波导的折射率分布。

论文目录

• 第一章 绪论
• 第一节 集成光学的研究内容及发展现状
• 第二节 集成光学中的光波导
• 第三节 条形光波导
• 第二章 介质光波导的概述及制作技术
• 第一节 介质光波导的结构和折射率分布特点
• 2.1.1 平面型介质光波导
• 2.1.2 通道型介质光波导
• 2.1.3 圆柱型介质光波导---光纤
• 第二节 介质光波导的制备工艺
• 2.2.1 溅射沉积法制备介质光波导
• 2.2.2 离子交换法制备介质光波导
• 2.2.3 溶胶凝胶法制备介质光波导
• 第三节 波导的传输损耗
• 第四节 条形介质光波导的制备过程
• 第三章 介质光波导的基本理论
• 第一节 平板介质光波导的基本理论
• 3.1.1 射线光学方法分析平板介质光波导模式特性
• 3.1.2 电磁场理论分析平板介质光波导的模式理论
• 3.1.3 几种求解渐变平板介质光波导折射率的近似方法
• 第二节 圆光波导的基本理论
• 3.2.1 均匀折射率光纤的光线理论分析
• 3.2.2 均匀折射率光纤的波动理论
• 3.2.3 渐变光纤的近似处理方法
• 第三节 条形介质光波导的基本理论
• 3.3.1 条形波导电磁场模式的近似分析
• 3.3.2 处理条形介质光波导的有限元法
• 第四章 测量折射率分布的方法
• 第一节 测量折射率分布的一般方法
• 4.1.1 近场折射法
• 4.1.2 横向干涉法
• 4.1.3 聚焦法
• 第二节 近场法的简介
• 4.2.1 NF 方法的理论基础
• 4.2.2 NF 方法的实验原理
• 第五章 介质光波导折射率的测量
• 第一节 逆矩阵的数学处理方法
• 第二节 实验的实现和计算机处理
• 5.2.1 测试系统的设计
• 5.2.2 图像拍摄处理软件的设计
• 第三节 测量结果与分析
• 5.3.1 实验测量结果
• 5.3.2 实验结果分析
• 第四节 本章小结
• 论文总结
• 参考文献
• 硕士期间发表论文情况
• 中文摘要
• 英文摘要
• 致谢
• 导师及作者简介