高速电光调制器是大容量光纤传输网络和高速光电信息处理系统中的关键器件,由于我国对高速电光调制器的核心技术掌握得非常少,所以研究开发具有自主知识产权的高速电光调制器产品,有利于我国光电子产业的长远发展。本文选取铌酸锂电光调制器为研究对象,在介绍国内外发展与应用动态的基础上就铌酸锂高速电光调制器的性能参数进行了研究。本论文采用有限差分束传播法（FD-BPM）研究了调制器的各种损耗,并获得了光波导的优化参数。调制器的损耗包括Y分支结构损耗,导体损耗、介质损耗、辐射损耗以及传输损耗等等。我们利用FD-BPM对Mach-Zehnder（M-Z）结构光波导进行了模拟分析,对Y分支形状引起的弯曲损耗,波导结构参数对传输损耗的影响等进行了仿真,通过对两种不同的S形弯曲波导的比较,得出余弦形状的Y分支结构优于上升反正弦结构的Y分支。电极结构是设计电光调制器的另一个关键技术,本论文对电极结构进行了完整的模拟分析。分析表明,采用厚电极、脊波导结构、低折射率的缓冲层等方法可以在不同程度上改善调制器的性能,但它们对调制带宽、阻抗匹配和导体损耗的影响是不同的,在实际设计时应该综合考虑。除了速度匹配外影响调制器性能的另一重要因素是传输损耗,因此本文讨论了不同电极结构下导体损耗、介质损耗和辐射损耗与调制频率的关系,分析表明随着调制速率越高,介质损耗和辐射损耗对带宽的影响越大,甚至会超过导体损耗的影响,由于电极的各结构参数对各种损耗都有影响,因此可以通过进一步优化电极结构参数来提高调制带宽。本文还对质子交换的铌酸锂的制作工艺进行了介绍。
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