一、MMI Double-Wavelength Optical Power Splitter（论文文献综述）
皇甫利国[1]（2021）在《基于多模干涉偏振无关硅基器件的研究》文中研究指明随着光通信网络的持续发展,基于光子集成电路（PIC）的硅基器件得到广泛关注,但多数硅基器件具有显着偏振相关性而限制了其应用范围,因此研究偏振无关型硅基器件具有重要意义。多模干涉（MMI）耦合器作为PIC领域重要的光波导耦合器,可实现光功率分配和波长分离等诸多功能,具有结构简单、损耗低及工艺容差性好等优势。对此,本文基于MMI耦合器设计偏振无关型硅基器件做了如下工作:（1）依据对称干涉,设计了一种偏振无关MMI型1×3光功分器,实现1550nm波长1×3均匀功率分配。通过调节三明治结构芯层Si Nx的折射率实现偏振无关。采用梯形MMI波导与锥形波导的新型组合结构,通过调整梯形上底宽度和腰边倾斜角度实现器件宽带宽、低损耗及良好的分光均匀性。结果表明:MMI波导长度仅13.2μm;器件附加损耗低于0.07d B,不均匀度低于0.03d B,0.5d B带宽高达255nm,可覆盖S、C、L、U以及部分E波段。（2）依据成对干涉,基于绝缘体上硅平台设计了一种偏振无关MMI型波分解复用器,实现1310nm和1550nm波长分离。采用Si3N4替代传统的Si O2作为覆盖层材料,进一步降低器件损耗。通过调整单层Si波导厚度实现偏振无关。优化MMI波导的宽度和长度,使得1310nm与1550 nm波长的输出像点分别成反像和正像,实现波长分离。结果表明:器件插入损耗低至0.31 d B,输出波导间串扰低至-20.7 d B,3d B带宽可达70 nm。（3）依据一般干涉及准状态成像,基于Si3N4/Si O2平台设计了一种紧凑型偏振无关MMI型波分解复用器,实现1310nm和1550nm波长分离。通过调整三明治芯层Si Nx的折射率实现偏振无关。综合利用MMI波导中准状态像和反像的位置关系以及级联MMI结构实现波长分离。结果表明:器件尺寸仅为3.4×74μm2,插入损耗低至0.23d B,输出波导间串扰低至-27.6d B,3d B带宽可达190nm。（4）依据一般干涉及光子禁带特性,设计了一种紧凑型偏振无关MMI型单纤三向器,实现1490nm和1550nm下行波长的解复用及1310nm波长的上传复用功能。调整三明治芯层Si Nx的折射率实现偏振无关。MMI波导内嵌三角晶格阵列空气孔型光子晶体,实现上、下行光信号的反射和透射,并采用级联MMI结构实现两下行波长的分离。结果表明:器件尺寸仅5.5×234.5μm2,插入损耗低至0.45d B,输出波导间串扰低至-27.2d B,3d B带宽可达105nm。本文所设计的MMI型光功分器可应用于多通道光开关、硅基光相控阵列等领域;所设计的MMI型波分解复用器及单纤三向器可应用于无源光网络。
余鑫[2]（2021）在《基于SU8胶空气包层MMI型光分路器的仿真及飞秒激光制备研究》文中提出随着通信技术的迅速发展,人们对高速数据传输的要求也在不断提高,传统板间互联技术的高延迟、大损耗以及低带宽已无法满足现代通信技术需求。而芯片间的光互连成为通信行业最有前景的研究方向之一,在短距离通信系统的中,无源光分路器在实现光源高效、低损耗的传输尤为重要。传统聚合物光分路器由于尺寸的局限性和光刻制备工艺的繁琐,在应用于高度集成化的光互连中还需要进一步研究。基于以上问题,本文运用集成光学波导软件设计了基于SU8胶的空气包层MMI型光分路器,并使用飞秒激光加工技术制备,在光分路器的材料、结构和制备工艺上做出了一定的研究和改进。具体研究工作如下:（1）基于光束传播法（BPM）理论,提出了一种基于SU8胶的空气包层MMI型1×16光分路器,整体为对称和非对称混合结构,在结构上做出改进使其在相比于传统的光功分器在尺寸上得到了极大的缩减。其包层为空气,基底为二氧化硅玻璃,芯层为SU8光刻胶,端面为10×10μm的矩形波导结构。通过仿真优化得到了1×2多模干涉耦合器结构参数,对连接多模干涉耦合器的弯曲波导以及分支角做了优化设计,得到了完整的1×16光功分器的结构尺寸,其长度尺寸<22000μm,仿真结果表明其插入损耗为12.82d B,均匀性为1.27d B。通过分析加工功率,扫描速度等激光参数,得到了优选的飞秒激光刻蚀聚合物SU8的加工工艺,为得到截面为10×10μm矩形的聚合物光波导,选择激光功率P=90m W,扫描速度v=15mm/s的优化参数,并利用上述工艺参数制备出了完整的聚合物空气包层1×16光功分器。（2）利用仿真软件分别对所设计的多模干涉耦合器各项参数进行了容差性分析,其中多模干涉耦合区域宽度容许误差范围±1.5μm;输入波导位置误差应控制在±1μm的范围内;输出波导位置的误差范围应小于1.5μm能够最大程度保证器件性能,检测结果表明飞秒激光加工误差均在上述允许范围内。为研究所制备的1×16光分路器的分光性能,搭建了光纤耦合测试平台,记录通光测试结果,计算结果得到器件的插入损耗<23d B,均匀性为1.48d B。（3）针对光波导互连背板中的光纤与光波导垂直（90°转向）耦合,基于SU8光刻胶材料提出了一种改进的光互连片上结构,利用时域有限差分法（FDTD）,计算空间位置偏差对光纤与45°微反射镜耦合效率的影响,从而确定最佳耦合位置。有最大归一化输出功率0.861,即可得到最大耦合效率为86.1%,并简单分析了45°微反射镜耦合损耗产生的主要原因。使用飞秒激光在聚合物光波导端刻蚀45°微反射镜,以实现小尺寸,高效率通信,测得反射镜角度45.64°。
余婷[3]（2020）在《宽波段高效率石墨烯光开关阵列研究》文中研究表明近年来,高集成度、低功耗、低损耗的光电器件成为硅基光子学的研究重点。绝缘体上硅（Silicon-On-Insulator,SOI）平台上的光开关具有尺寸小、低功耗的优点,最重要的是基于硅材料的光开关可与互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS）制造工艺兼容。波导型光开关具有集成度高,尺寸小的特点,是光子集成电路中的重要组成器件之一。热光开关因具有稳定性好和功耗低的优点成为了近年来研究的重点,石墨烯材料具有优秀的机械、热学和光学特性,利用石墨烯的优良特性可以有效提高热光开关的性能。基于石墨烯的热光开关可以有效减小器件的尺寸,解决目前硅光子芯片因光电子器件尺寸大造成的集成度低的问题。随着通信对带宽的需求持续增加,热光开关作为集成电路的重要器件,拓展带宽也非常关键。为满足光开关小尺寸、大带宽的要求,本文展开了基于石墨烯的宽波段光开关的研究。为满足目前对热光开关小尺寸以及大带宽的要求,本文对宽波段石墨烯光开关阵列展开了研究。为实现宽波段石墨烯热光开关阵列,我们首先提出了2-μm波段的马赫增德干涉仪（Mach-Zehnder Interferometer,MZI）型热光开关,主要完成了构成器件单元的设计、器件的制备以及测试,证明了2-μm波段的热光开关是可实现的。接着设计了能够同时工作在1.55-μm和2-μm波段的超宽带光功率分束器,分束器主要由亚波长光栅和锥形波导构成。超宽带分束器设计完成后,我们制备了样品并测试了它的性能,测试结果显示超宽带分束器的器件性能与仿真效果基本一致。超宽带分束器的实现满足了制备超宽带热光开关的基本要求。目前已报道的基于石墨烯的热光开关都由单个MZI构成,本文设计并制备了基于石墨烯的热光开关阵列。研究内容包括石墨烯湿法转移的优化,光开关芯片的设计以及基于石墨烯的热光开关的制备与测试。基于石墨烯的热光开关阵列的设计与制备为设计大规模基于石墨烯热光开关阵列奠定了基础。与目前已报道的热光开关相比,本文展示的宽波段石墨烯光开关不仅有效的拓展了光开关的工作带宽,而且与传统硅基热光开关相比尺寸也明显减小。宽波段石墨烯光开关阵列性能优良,在集成光学器件和系统中具有潜在的应用价值。
许正英[4]（2020）在《周期电磁结构波导机理与应用研究》文中研究指明随着物联网、5G通信、人工智能和高性能计算等信息技术的兴起,高速率、大容量、低损耗的光子集成回路（PIC）已成为各类新型信息系统的技术基础,各种功能光子集成器件（PIDs）不断涌现。PIDs功能的拓展和性能的提高与波导材料及结构密切相关。周期电磁结构（PEMS）波导具有结构设计灵活、材料选择多样、电磁操控能力强等优势,为小尺寸、高性能、大规模集成PIDs的实现提供了新的技术途径。论文将PEMS波导和先进波导材料相结合,研究紧凑型多功能偏振控制器和片上集成波导激光器。首先,论文阐述了PEMS波导的基本工作原理,推导了耦合模方程的一般形式并给出了重要参数的解析式;分析讨论了亚波长PEMS波导等效折射率及模式特性;介绍了常用的数值分析方法,为后续PEMS-PIDs的设计和研究工作奠定基础。其次,论文针对绝缘体上硅材料平台中偏振敏感问题展开研究,提出并优化设计了三种新型PEMS偏振控制器。基于水平槽波导光栅辅助反向耦合器结构的TM通过/TE功分偏振分束器长14μm,中心波长处TE和TM模式的消光比分别为38.4 dB和20.9 dB;基于三波导混合等离子体光栅辅助反向耦合器结构的TE模式起偏器长16.48μm,工作带宽为270 nm;基于交替排列亚波长光栅结构的TM模式起偏器长5.2μm,插入损耗低于0.32dB消光比高于20 dB的带宽为155 nm。与现有光子集成偏振控制器方案相比,上述三种PEMS偏振控制器方案优势明显。然后,论文研究了基于碳系材料的PEMS偏振控制器。提出了一种基于绝缘体上金刚石材料平台的亚波长光栅辅助定向耦合器型偏振分束器,器件长22.2μm,工作带宽覆盖整个O波段;提出了一种基于石墨烯/SiO2多层膜堆栈结构的PEMS超构材料TE模式起偏器,其中心波长处的插入损耗和消光比分别为0.228 dB和15.99 dB,工作带宽为60 nm。接着,论文提出了一种片上分布式布拉格反射铒镱共掺Al2O3波导激光器技术方案,由弯曲增益波导和对称排列的布拉格光栅构成,具有结构紧凑、制备工艺简单的优势;采用磁控溅射法制备了铒镱共掺Al2O3薄膜,探究了不同退火温度对薄膜的影响,研究表明,退火温度为850℃时,薄膜的表面形貌、结晶程度、晶格结构和光致发光强度最佳。最后对论文的研究内容和结论进行总结,并对后续工作进行展望。
倪斌[5]（2020）在《硅基片上偏振调控及复用/解复用器件研究》文中进行了进一步梳理近年来,云计算、物联网等新兴技术的快速发展对通信传输网络与信息处理系统提出了更高的要求。集成硅光子器件凭借与互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺兼容、结构紧凑、成本低廉、可靠性高、可实现光电混合集成等显着优势,在光通信、光互连、数据中心、5G无线通信、新型雷达、高性能计算等众多领域愈发受到青睐。当前,片上偏振调控和复用传输技术是硅光子学的研究热点,前者可合理调控集成光子回路（PICs）内信号的偏振态以实现偏振透明传输,而后者可有效提高PICs内数据传输容量以突破带宽瓶颈。为进一步扩充高性能集成硅光子功能器件库,本文围绕上述两个方向开展相应的研究工作。首先,综述了集成光学技术的发展,重点介绍了集成光学中常用的材料平台,包括纳米线、槽波导、混合等离子体波导、亚波长光栅波导等在内的硅基微纳波导结构,面向片上光互连的偏振调控及复用技术及研究进展,并描述了相关器件的主要性能参数指标,总结了本文的主要工作和创新点。其次,介绍了光波导基础理论,介绍了研究工作中采用的光波导及光子器件模式特性及传输特性数值分析方法,包括有限元法、频域有限差分法、时域有限差分法等,并简述了这些方法的基本计算处理过程、适用范围、边界条件等内容。再次,针对硅基混合等离子体波导中的偏振相关性,提出了一种非对称定向耦合器型偏振分束器。定向耦合器结构包含混合等离子体波导和薄条形波导,其中条形波导仅支持单一偏振模式,使得耦合区内波导间距可缩短为零,不仅大幅缩短了偏振分束器的尺寸而且一定程度上降低了器件的制作难度。该器件耦合长度仅约为1.2μm,是目前已知最短的偏振分束器之一。接着,开展了硅基片上起偏器的系列研究,针对硅基条形波导和槽波导提出多种有效的器件设计方案。采用三波导定向耦合器结构提出一种条形波导起偏器,该器件结构紧凑,插入损耗极低（小于0.1 d B）,且可通过多次级联获得更优性能。针对硅基槽波导共设计三种起偏器结构,分别为基于定向耦合器的紧凑型起偏器、基于定向耦合器的易制作型起偏器以及基于亚波长光栅波导型起偏器。其中,前两者采用模式衰减原理而最后者采用模式截止原理。经优化设计,上述槽波导起偏器均具有高消光比、低插入损耗、大工作带宽等特性。接着,在前述偏振调控器件的研究基础上,结合特定应用中对光功率均分的需求,利用亚波长光栅波导以及混合等离子体布拉格光栅提出一种兼具偏振选择和功率分配两种功能的新型硅光子集成器件。该器件主要由亚波长光栅型光功分器以及位于其上方的周期变化金属结构构成,本文对上述结构进行了详细地设计和优化,并给出了器件的关键性能参数。该器件设计灵活、结构紧凑且性能优异,可用于构建包括光调制在内的多种硅基片上光学系统。然后,对硅基片上复用/解复用器件进行了相关研究。主要针对波分复用和模分复用技术,共提出两种紧凑型复用/解复用器设计方案,分别为基于嵌入亚波长光栅波导的定向耦合器型近红外/中红外波分解复用器及基于非对称定向耦合器型模分复用器。对于上述器件,详细介绍了器件结构以及工作原理,给出了最优的器件性能并分析了关键结构参数的制作容差。所设计的两种器件在综合性能及整体尺寸方面均具备一定优势,可用于片上光互连系统中以进一步提高数据传输容量。最后,对全文主要研究内容进行了总结并给出了未来工作展望。
朱晨[6]（2020）在《基于开关型延迟线的硅基微波光子波束成形网络芯片研究》文中研究说明传统的电控波束成形网络受限于孔径效应,无法满足未来相控阵雷达对于大带宽的需求,并且扫描范围较小,速度较慢。近年来,将微波光子技术引入波束成形网络中,有效提高了相控阵雷达的工作带宽和抗干扰能力。但是,目前的系统大多采用分立的光学器件,无论是尺寸、重量还是功耗仍然有待提升。基于集成器件实现波束成形网络也只是局限于个别器件的集成,并未完全解决系统体积、功耗等问题。为此,本文提出并研制了基于光开关型延迟线的硅基微波光子波束成形网络芯片。该芯片包含硅基马赫-增德尔调制器,硅基8通道波束成形网络和锗硅探测器,芯片面积仅为11.03×3.88 mm2。其中,硅基8通道波束成形网络由2×8光分路器和8路5比特开关型延迟线构成。每路延迟线的最小延时步进从2 ps线性递增到16 ps,因此只需要同步切换每路延迟线上开关的状态,就可以改变相邻发射单元的延迟差,实现波束偏转。本文首先从理论上阐述了相控阵雷达的波束扫描原理,并且用数学推导解释了传统波束成形网络产生孔径效应的原因以及采用可重构光延迟线的优势。其次,介绍了本文波束成形网络中的各个组成部分的工作原理和功能,并对其进行了理论分析和仿真设计。最后,确立测试内容和实验方案,对每个模块进行了详细的测试,并根据实验结果评估了芯片的波束成形性能。通过测试发现,基于开关型延迟线的微波光子波束成形网络芯片能够支持带宽为8到18 GHz的信号,覆盖了X和Ku波段。扫描范围为-65.02°至64.63°,波束偏转分辨点数为31个。波束的扫描速度为56μs。整个芯片的功耗为960 m W。本文首次研究了硅基单片集成微波光子波束成形网络芯片的微波波束偏转性能,该芯片具有体积小、功耗低、转向速度快、控制算法简单等优点,有望用于未来微波光子相控阵雷达中。
尤国庆[7]（2019）在《逆向设计的硅基无源器件以及三维光子集成的研究》文中进行了进一步梳理以信息技术为主体的信息革命浪潮推动着21世纪正式进入信息化时代,受寄生电容、寄生电阻等限制的传统集成电路已不能满足当前快速增长的通信容量的需求,大带宽、高速率、低能耗、低延迟、小尺寸的片上集成光路越来越多的受到研究者的关注。随着光芯片集成密度的增加,芯片上的器件数量和线路复杂度也成指数式增长。为进一步提高集成密度,本文提出了两个可行的思路:减小器件尺寸和增加集成维度,即逆向设计的超小型硅基器件和三维光子集成。主要工作概括如下:（1）介绍了硅基光子学、逆向设计的纳米光子学器件以及三维光子集成的研究现状和意义,并对耦合模理论和几种优化算法的理论模型进行了分析,为后续的硅基无源器件的逆向设计和三维光交叉连接器的设计奠定基础。（2）分别采用粒子群算法、有约束最小化函数和直接二元搜索算法逆向设计了任意比例功分器、偏振不敏感功分器和高阶模式滤波器,在超小尺寸内实现低损耗、大带宽的高性能硅基无源器件。所设计的任意比例功分器在中心波长1550 nm处,损耗低于0.29 dB,功率分配比例误差低于0.05;对于偏振不敏感功分器,其在1550 nm处损耗低于0.35 dB,器件透过率不均衡性低于0.06%;TE1的定向耦合型模式滤波器,在1550 nm处损耗仅为0.18 dB,串扰则低于-27 dB。此外,也综合使用直接二元搜索算法和有约束最小化函数设计了模式杂化器,结合两种算法各自的优点,所设计器件在1550 nm处损耗低于0.49 dB,器件透过率不均衡性低于0.6%。（3）基于SiN-on-SOI平台设计了三维光交叉连接器,包括反向倒锥垂直耦合器和亚波长光栅波导三维交叉结构。通过优化结构参数,实现了在1500-1600 nm波长范围内器件理论损耗低于0.14 dB。（4）详细讨论了制备硅基二维平面器件和三维器件所需的工艺流程,并实验制作了定向耦合型模式滤波器和三维光交叉连接器。测试结果表明,TE1模式滤波器在1550 nm处损耗约为0.7 dB,串扰低于-16 dB;三维光交叉连接器在1550-1600 nm波长范围内层间垂直耦合损耗低于0.76 dB,波导交叉处串扰低于-30 dB。
徐静[8]（2019）在《通信用集成光接收器件的研究》文中研究说明对于光通信系统而言,光接收机的性能好坏至关重要。适用于不同调制格式和复用技术的集成光接收机前端的关键光器件主要包括用于光耦合的光栅耦合器,波长解复用器件（如阵列波导光栅或微环谐振滤波器）,偏振控制器件（如偏振控制器、偏振分束器和偏振转换器）,光混频器件（如多模干涉光耦合器）和光电探测器。这些光器件及用于光传输的光波导构成了光接收机中集成光路的基础,其中光电探测器是光接收机的核心器件。实现大规模的光电集成（Optoelectronic Integrated Circuit,OEIC）将是光通信未来的发展方向。目前,将诸多光、电器件全部集成在一起的大规模OEIC还很难实现。由于工艺、材料等方面的重重障碍,必须攻克许多科学与技术难题才能实现大规模集成。现实可行的方案是先实现部分功能的小规模集成。因而本文的工作以研究集成光电探测器件为基础,探索光集成在光接收机中的应用,主要研究光接收机前端光器件的集成,包括波导与探测器集成（波导探测器）、偏振解复用器件与探测器集成和基于驻波的光混频器与石墨烯探测器集成等局部集成方案。围绕光接收机中的核心器件光电探测器,结合微纳结构光器件的优势和发展,针对应用于光接收机前端的集成光器件和新型集成方案进行了研究。论文主要工作和创新点如下:（1）对磷化铟（InP）基波导探测器进行了研究,基于非对称双波导结构和部分掺杂吸收区探测器模型,设计了一种结构简单、易于制作的倏逝波耦合型波导探测器结构。利用有限时域差分算法对波导探测器中的波导结构进行了设计和仿真,仿真分析了光在波导中传输的模式特性和采用不同长度锥形波导作为匹配层时光在各层波导中的传输特性。仿真结果显示在160μm长的线性锥形波导匹配层作用下,当探测器有源区长度≥30μm时,探测器光吸收效率可达到94%,响应度的理论值约为0.8 A/W。并采用半导体工艺和器件仿真软件SILVACO TCAD对探测器有源区的电学特性进行了研究,仿真结果显示探测器的理论带宽为26 GHz。然后在综合考虑工艺实现的基础上确定了器件的制作流程并研制了波导探测器。对制备样片进行了测试并分析了探测器的暗电流、光电流、带宽等性能。（2）为了提高偏振分集探测接收机的集成度,提出了一种单片集成偏振分束器和光电探测器的方案。其中偏振分束器基于氮化硅亚波长介质光栅,在实现偏振分束器功能的同时也实现了光栅耦合器的功能。光栅采用简化模式理论结合数值仿真方法设计。通过合理设计器件的参数,1550 nm波长的两个偏振态正交的光束被光栅型偏振分束器分开后直接耦合进入二象限探测器,实现偏振分集探测的功能。由于从光纤输出的光通过设计器件可以直接实现偏振分集探测,中间没有分立器件耦合导致额外的耦合损耗。仿真得到TE偏振光耦合进入探测器吸收层的效率可达到61%,TM偏振光的耦合效率可达到85%。同时-1阶衍射上TE偏振光的偏振串扰为-21 d B,0阶衍射上TM偏振光的偏振串扰为-23 d B。设计光栅长度仅为35μm,结合合适的探测器结构,设计器件可应用于高速紧凑的偏分复用光通信系统。与传统偏振检测方案相比,所提方案在耦合效率、尺寸、结构简单性和制造方面表现出更大的优势。（3）提出了一种基于驻波的光混频集成石墨烯光电探测器应用于相干探测的方案。方案的主要创新点有两方面:一方面,与基于多模干涉耦合器（行波干涉）的光混频器不同,利用驻波相干解调原理,可通过在绝缘体上硅脊波导中构建驻波场以实现光混频功能,有利于器件的小型化。另一方面,采用具有对称电极的石墨烯波导探测器作为超快自差分光电探测器,可实现传统相干接收机中基于PIN光电二极管的平衡探测器对的功能。通过在处于驻波场不同相位处的石墨烯上放置对称的平衡电极,可方便地实现基于驻波的光混频与石墨烯光电探测器的集成,实现基于石墨烯的自平衡光电探测。与传统相干接收机中采用的平衡探测方案相比,本方案可以有效降低相干接收机的复杂性和尺寸,并满足未来的宽带需求。
廖明乐[9]（2018）在《硅基光交换芯片的控制与传输特性研究》文中研究表明光通信网络离不开光交换技术,目前商用的大规模光交换节点通过“光-电-光”方式实现。然而,随着网络传输数据速率的不断增加,这种交换方式面临着“电子瓶颈”和节点功耗大等问题。采用硅光子芯片技术实现全光交换结构被认为是解决上述问题的一种有效途径。硅光子集成芯片能够减小设备体积,降低功耗;与互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺兼容,节约成本。本文研究大规模硅基光交换芯片的设计和模块封装,并完成芯片系统性能测试和相关传输实验。主要工作内容包括以下四个方面:1.对基于马赫-曾德干涉仪（MZI）和微环谐振器的集成光开关单元进行了仿真设计和开关性能测试,每个光开关单元都集成了n-i-n热电阻和p-i-n结,其中MZI开关采用载流子注入原理,开关消光比达21 dB;微环开关采用热光效应,开关消光比达18 dB。在此基础上,对几种典型光交换结构性能进行了比较,最终采用Benes结构完成了光交换芯片模块的设计和封装,电学封装通过金线健合连接到芯片引脚上,光学封装通过光栅阵列实现光信号的耦合。为进一步提高光交换芯片工作的稳定性,设计并制作了温度控制模块,芯片的整体温度波动可控制在±0.03℃以内。2.针对大规模高速光交换芯片,为了弥补工艺误差和快速开关切换,开发了热控和电控两种高精度电路板,通过板间互连方式灵活组合,可满足不同光交换芯片的驱动要求,其中电压输出精度10 mV,电控开关时间约40 ns。在此基础上,完成了满足16×16光交换芯片驱动要求的112路控制电路的开发,并开展了相关实验。提出MZI光开关的同步驱动方法,当一臂的p-i-n结中注入载流子改变开关状态时还伴有热量产生,此时同步地增加另一臂的热控电压产生适当的热量,使两臂热量均衡,从而提高光交换集成芯片开关性能。实验测试结果表明,相比于传统驱动方案,本文提出的同步驱动方案可消除开关输出波形的下冲和畸变,单个开关单元的消光比提高了1 dB。3.研制出基于MZI开关芯片的光交换节点设备,主要由光交换芯片模块、驱动电路组、控制模块以及输入输出接口等组成。为了实现网络业务请求,针对重排无阻塞型的Benes交换网络,提出并实现了基于光开关性能的改进环路路由算法,可保证交换节点在光开关单元性能劣化或有少量开关损坏情况下仍能正常工作。搭建了一个由四个边缘节点和一个核心节点组成的光交换实验验证系统,并在华为技术有限公司的智能光网络中进行了系统测试。第三方检验机构的测试结果表明,送检的16×16光交换集成芯片系统的插入损耗范围为21.09 dB32.93 dB,串扰小于-8.96 dB,有效地支撑了相关科研项目的顺利结题。4.为了验证光交换设备的大容量传输能力,提出了用辅助环产生局部色散跳变的方法获得单个孤子状态的光频率梳,这种方法只需要以固定速度单向扫描泵浦频率就能获得单个孤子,确定性高达98.7%,并利用光梳作为光源搭建了WDM传输系统,光信噪比平均劣化了4.4 dB,理论上讲光交换芯片每端口的传输容量可超过1.5 Tb/s。其次,由于硅波导中存在着由自由载流子引起的特殊非线性效应,为了扩大光交换芯片的规模,研究了EDFA的芯片互连方案,并提出了减小系统光信噪比（OSNR）性能劣化的方法,用16×16开关芯片构建了64×64光交换矩阵,所得64×64矩阵的OSNR和接收机灵敏度比16×16开关芯片分别提高了0.6dB和0.2 dB。
陈讯[10]（2018）在《基于硅波导的偏振不敏感型光功分器的研究》文中研究表明光功率分配器是对光信号进行分配和合成的最基本的器件之一,也是构成其他复杂光学器件的重要组成部分,如光开关、波分复用器等。近年来,硅基光集成器件由于其超小的尺寸,超低的损耗及与传统的CMOS工艺兼容等优势,在光互连、光通信领域发挥着越来越重大的作用。因此基于硅波导的光功分器的研究得到了越来越多的关注。目前基于硅基集成平台,光功分器主要有三种实现方案:Y形分支、定向耦合器、多模干涉耦合器。但是同时这些方案都有各自的优缺点。对Y形分支功分器,通常不易实现2×2的功能,而2×2功能在很多光开关里是必须的,另外在实际制作过程中,由于工艺水平的限制,两输出波导之间的分支角不可能做成完全的尖角,从而引起较大的模式失配损耗。而对于传统的基于定向耦合器和多模干涉耦合器的光功分器,往往是对偏振和波长的敏感。本文的主要工作是解决传统基于定向耦合器的功分器对偏振敏感的问题,提出一种新颖级联的弯曲方向耦合器结构。首先,本文介绍了几种常见的光波导材料及其应用。为了描述光波导中的模场分布,我们采用了波动理论推导了平板波导的特征方程。另外,我们还介绍了在实际光波导设计中应用更加普遍的光束传输法和时域有限差分法。然后,提出了 一种基于级联弯曲定向耦合器的大带宽且偏振不敏感型2 × 23dB光功分器结构。其中设计第一个定向耦合器的参数使其能将TE偏振光分配为50%:50%,设计第二个弯曲定向耦合器参数使其对TE偏振光是弱耦合,因此整个器件对TE偏振光仍能保持3 dB分光比。由于TM偏振的光耦合强度比TE大,第二个定向耦合器仍能对TM光进行分配,通过优化参数,使得整个器件对TM偏振也能实现3 dB分束,因此该器件能对两偏振态都工作,且工作带宽为1520到1630nm,附加损耗小于1 dB,器件整体尺寸小于50μm。接下来,我们详细介绍了硅基光功分器的制备工艺流程,主要包括曝光、显影、刻蚀等。我们对该器件进行了测试,测试结果与仿真良好吻合,且有着良好的工艺容差。最后,我们搭建了一个硅波导与光纤阵列垂直耦合封装平台,能够实现硅波导与光纤阵列的高效耦合封装。我们详细介绍了光纤阵列与光栅耦合器对准方法及封装流程,并成功实现了硅波导与单模光纤的耦合封装。
二、MMI Double-Wavelength Optical Power Splitter（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、MMI Double-Wavelength Optical Power Splitter（论文提纲范文）
（1）基于多模干涉偏振无关硅基器件的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及研究意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 MMI型光功分器的研究现状 |
| 1.2.2 MMI型波分解复用器的研究现状 |
| 1.2.3 MMI型单纤三向器的研究现状 |
| 1.3 论文的主要内容及结构安排 |
| 第二章 MMI原理及数值分析方法 |
| 2.1 MMI原理 |
| 2.1.1 自镜像效应 |
| 2.1.2 MMI导模传输分析 |
| 2.2 时域有限差分法 |
| 2.2.1 Yee网格划分法 |
| 2.2.2 吸收边界条件和稳定性条件 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 偏振无关MMI型光功分器的研究 |
| 3.1 结构设计与工作原理 |
| 3.2 器件参数优化 |
| 3.3 性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 偏振无关MMI型波分解复用器的研究 |
| 4.1 基于SOI的偏振无关MMI型波分解复用器的研究 |
| 4.1.1 结构设计与工作原理 |
| 4.1.2 器件参数优化 |
| 4.1.3 性能分析 |
| 4.2 紧凑型偏振无关MMI型波分解复用器的研究 |
| 4.2.1 结构设计与工作原理 |
| 4.2.2 器件参数优化 |
| 4.2.3 性能分析 |
| 4.3 总结与比较 |
| 第五章 偏振无关MMI型单纤三向器的研究 |
| 5.1 结构设计与工作原理 |
| 5.2 器件参数优化 |
| 5.3 性能分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 应用与总结 |
| 6.1 应用 |
| 6.2 总结 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
（2）基于SU8胶空气包层MMI型光分路器的仿真及飞秒激光制备研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内研究现状 |
| 1.2.2 国外研究现状 |
| 1.3 本文的研究内容及结构 |
| 第2章 聚合物光功分器的优化设计与仿真 |
| 2.1 多模干涉耦合器的工作原理 |
| 2.2 BPM理论基础 |
| 2.3 新型光功分器的设计 |
| 2.3.1 基于BPM的光功分器的优化设计 |
| 2.3.2 1×16MMI型光分路器的设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 聚合物光功分器的飞秒激光制备 |
| 3.1 飞秒激光加工理论 |
| 3.2 飞秒激光加工系统与方法 |
| 3.3 飞秒激光加工SU8胶工艺研究 |
| 3.4 1×16MMI型光功分器的飞秒激光制备 |
| 3.5 加工路径规划及编程实现 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 MMI型光分路器的容差分析及性能测试 |
| 4.1 多模干涉型光分路器制备容差分析 |
| 4.1.1 多模干涉区域的宽度容差分析 |
| 4.1.2 MMI输入波导位置容差分析 |
| 4.1.3 MMI输出波导位置容差性分析 |
| 4.2 光分路器性能的测试 |
| 4.2.1 光分路器的性能指标 |
| 4.2.2 插入损耗和均匀性的测试 |
| 4.2.3 附加损耗和分光比 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 垂直耦合用45°微反射镜仿真及制备 |
| 5.1 45°微反射镜仿真 |
| 5.2 45°微反射镜飞秒激光制备 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 (激光加工路径程序) |
（3）宽波段高效率石墨烯光开关阵列研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 波导型光开关的应用及分类 |
| 1.2.1 波导型光开关的应用 |
| 1.2.2 波导型光开关的分类 |
| 1.3 国内外研究进展 |
| 1.3.1 基于金属的热光开关的研究现状 |
| 1.3.2 基于石墨烯的热光开关的研究现状 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 第2章 2-μm波段MZI型硅基热光开关研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 硅基热光开关的调控原理 |
| 2.2.1 热光效应 |
| 2.2.2 硅基MZI型热光开关 |
| 2.3 2-μm波段热光开关单元器件的设计 |
| 2.3.1 2-μm光栅耦合器的设计 |
| 2.3.2 2-μm波段 1×2 MMI的设计 |
| 2.3.3 热调谐相移器的设计 |
| 2.4 2-μm波段热光开关的制备以及测试 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 1.5-2 μm波段硅基超宽带分束器研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 亚波长光栅结构 |
| 3.2.1 亚波长光栅的工作原理及结构特性 |
| 3.2.2 数值分析与讨论 |
| 3.3 基于亚波长光栅的超宽带分束器 |
| 3.3.1 器件的结构与工作原理 |
| 3.3.2 超宽带分束器的结构特性以及参数选取 |
| 3.3.3 超宽带分束器的光场传输特性 |
| 3.4 超宽带分束器的制备以及测试 |
| 3.4.1 超宽带分束器的制备 |
| 3.4.2 超宽带分束器的测试及结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于石墨烯的热光开关阵列的设计与制备 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 石墨烯的性质 |
| 4.2.1 石墨烯的光学特性 |
| 4.2.2 石墨烯的热学特性 |
| 4.3 石墨烯的转移与优化 |
| 4.3.1 石墨烯湿法转移 |
| 4.3.2 石墨烯转移方法的优化 |
| 4.4 基于石墨烯的热光开关阵列的制备 |
| 4.4.1 基于石墨烯的热光开关的设计与制备流程 |
| 4.4.2 MZI光开关阵列芯片的制备 |
| 4.4.3 基于石墨烯的热光开关阵列的制备 |
| 4.5 基于石墨烯的热光开关的测试及分析 |
| 4.5.1 2×2 MZI热光开关的测试 |
| 4.5.2 4×4 MZI型热光开关阵列的测试 |
| 4.5.3 结果分析及展望 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果 |
| 致谢 |
（4）周期电磁结构波导机理与应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩略词表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 周期电磁结构波导概述 |
| 1.1.1 周期电磁结构波导简介 |
| 1.1.2 周期电磁结构波导分类 |
| 1.1.3 主要光波导材料平台 |
| 1.2 周期电磁结构器件研究现状 |
| 1.2.1 周期电磁结构光功率分配器 |
| 1.2.2 周期电磁结构偏振控制器 |
| 1.2.3 周期电磁结构波导激光器 |
| 1.3 新型碳系材料研究进展 |
| 1.3.1 金刚石光电材料 |
| 1.3.2 石墨烯光电材料 |
| 1.4 本论文的主要工作和安排 |
| 1.4.1 本文研究意义 |
| 1.4.2 本文研究框架与路线 |
| 1.4.3 本文章节安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 周期电磁结构波导基本理论及数值方法 |
| 2.1 周期电磁结构波导中的弗洛奎定理 |
| 2.2 周期电磁结构波导的耦合模理论 |
| 2.2.1 耦合模方程 |
| 2.2.2 相位匹配条件 |
| 2.2.3 耦合模方程的解 |
| 2.3 亚波长周期电磁结构波导特性 |
| 2.3.1 亚波长周期电磁结构波导等效折射率 |
| 2.3.2 亚波长周期电磁结构波导光波特性 |
| 2.4 光波导数值分析方法简介 |
| 2.4.1 时域有限差分法(FDTD) |
| 2.4.2 有限元法(FEM) |
| 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 硅基周期电磁结构光偏振控制器优化设计 |
| 3.1 硅基水平槽式光栅辅助型TM通过/TE功分偏振分束器 |
| 3.1.1 器件结构与工作原理 |
| 3.1.2 器件结构参数选择及优化 |
| 3.1.3 传输特性和器件制作容差分析 |
| 3.2 硅基三波导混合等离子体光栅辅助反向耦合器型起偏器 |
| 3.2.1 器件结构与工作原理 |
| 3.2.2 器件结构参数选择及优化 |
| 3.2.3 传输特性和器件制作容差分析 |
| 3.3 基于交替排列亚波长光栅型起偏器 |
| 3.3.1 器件结构与工作原理 |
| 3.3.2 器件结构参数选择及优化 |
| 3.3.3 传输特性和器件制作容差分析 |
| 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 碳系材料周期电磁结构光偏振控制器优化设计 |
| 4.1 基于金刚石亚波长光栅定向耦合器型偏振分束器 |
| 4.1.1 器件结构与工作原理 |
| 4.1.2 器件结构参数选择及优化 |
| 4.1.3 传输特性和器件制作容差分析 |
| 4.2 基于石墨烯/SiO_2多层膜超构材料式波导起偏器 |
| 4.2.1 器件结构及工作原理 |
| 4.2.2 器件结构参数选择及传输特性分析 |
| 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于周期电磁结构的铒镱共掺Al_2O_3波导激光器 |
| 5.1 铒镱共掺Al_2O_3波导激光器的基本理论和设计 |
| 5.1.1 铒镱共掺Al_2O_3波导激光器的工作原理 |
| 5.1.2 片上分布式布拉格反射铒镱共掺Al_2O_3波导激光器的设计 |
| 5.2 铒镱共掺Al_2O_3薄膜的制备 |
| 5.2.1 薄膜主要制备工艺简介 |
| 5.2.2 铒镱共掺Al_2O_3薄膜的制备 |
| 5.3 铒镱共掺Al_2O_3薄膜的表征 |
| 5.3.1 薄膜样品表面形貌表征 |
| 5.3.2 薄膜样品XRD表征 |
| 5.3.3 薄膜样品拉曼光谱表征 |
| 5.3.4 薄膜样品的光致发光特性研究 |
| 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间完成的学术论文及获得的科研成果 |
| 表格索引 |
| 图形索引 |
（5）硅基片上偏振调控及复用/解复用器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩略词表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 集成光子学概述 |
| 1.1.1 集成光学与光互连的兴起 |
| 1.1.2 PIC材料平台 |
| 1.1.3 硅基PIC集成方式及波导结构 |
| 1.2 硅基偏振调控及复用/解复用器件 |
| 1.3 本文主要内容和创新点 |
| 参考文献 |
| 第二章 光波导基本理论与常用数值分析方法 |
| 2.1 光波导基本理论 |
| 2.2 常用数值分析方法 |
| 2.2.1 有限元法 |
| 2.2.2 频域有限差分法 |
| 2.2.3 时域有限差分法 |
| 2.3 边界条件 |
| 2.4 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第三章 硅基非对称定向耦合器型偏振分束器 |
| 3.1 混合等离子体波导偏振调控需求 |
| 3.2 结构与工作原理 |
| 3.3 器件结构参数优化 |
| 3.4 传输特性与制作容差分析 |
| 3.5 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第四章 硅基片上起偏器 |
| 4.1 基于对称三波导定向耦合器型起偏器 |
| 4.1.1 结构与工作原理 |
| 4.1.2 器件结构参数优化 |
| 4.1.3 传输特性与制作容差分析 |
| 4.2 基于非对称定向耦合器的紧凑型槽波导起偏器 |
| 4.2.1 结构与工作原理 |
| 4.2.2 器件结构参数优化 |
| 4.2.3 传输特性与制作容差分析 |
| 4.3 基于非对称定向耦合器的易制作型槽波导起偏器 |
| 4.3.1 结构与工作原理 |
| 4.3.2 器件结构参数优化 |
| 4.3.3 传输特性与制作容差分析 |
| 4.4 基于亚波长光栅波导型槽波导起偏器 |
| 4.4.1 结构与工作原理 |
| 4.4.2 器件结构参数优化 |
| 4.4.3 传输特性与制作容差分析 |
| 4.5 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第五章 硅基偏振选择型光功分器 |
| 5.1 结构与工作原理 |
| 5.2 器件结构参数优化 |
| 5.2.1 硅基1×2 光功分器结构 |
| 5.2.2 HPG中周期变化的金属结构 |
| 5.3 传输特性与制作容差分析 |
| 5.4 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第六章 硅基复用/解复用器件 |
| 6.1 基于亚波长光栅波导型1.55/2μm波分解复用器 |
| 6.1.1 结构与工作原理 |
| 6.1.2 器件结构参数优化 |
| 6.1.3 传输特性与制作容差分析 |
| 6.2 基于非对称定向耦合器型模分复用器 |
| 6.2.1 结构与工作原理 |
| 6.2.2 器件结构参数优化 |
| 6.2.3 传输特性与制作容差分析 |
| 6.3 本章总结 |
| 参考文献 |
| 总结与展望 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 攻读博士学位期间的学术成果 |
| 表格索引 |
| 图片索引 |
（6）基于开关型延迟线的硅基微波光子波束成形网络芯片研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 微波光子波束成形网络的研究背景与现状 |
| 1.1.1 微波光子波束成形网络的研究背景 |
| 1.1.2 微波光子波束成形网络的研究现状 |
| 1.1.3 微波光子波束成形网络面临的问题 |
| 1.2 本文主要内容及章节安排 |
| 第二章 基于开关型延迟线微波光子波束成形网络的基本原理 |
| 2.1 波束成形网络的基本原理 |
| 2.1.1 雷达波束扫描原理 |
| 2.1.2 波束转向偏移及信号展宽现象 |
| 2.2 可重构光延迟线的工作原理及分类 |
| 2.2.1 可重构光延迟线的工作原理 |
| 2.2.2 可重构光延迟线的分类 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于开关型延迟线微波光子波束成形网络芯片的设计与实现 |
| 3.1 芯片的整体架构 |
| 3.2 单端推挽驱动载流子耗尽型调制器的工作原理与设计 |
| 3.2.1 单端推挽驱动载流子耗尽型调制器的工作原理 |
| 3.2.2 单端推挽驱动载流子耗尽型调制器的设计 |
| 3.3 锗硅光电探测器的工作原理与设计 |
| 3.3.1 锗硅光电探测器的工作原理 |
| 3.3.2 锗硅光电探测器的设计 |
| 3.4 N-bit可调延迟线 |
| 3.4.1 N-bit可调延迟线工作原理 |
| 3.4.2 波导延迟线的设计 |
| 3.4.3 光开关的设计 |
| 3.4.4 移相器的设计 |
| 3.4.5 可调光衰减器的设计 |
| 3.5 芯片的制造工艺和封装 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于开关型延迟线微波光子波束成形网络的测试与结果分析 |
| 4.1 单端推挽驱动载流子耗尽型调制器的测试 |
| 4.1.1 调制器直流测试 |
| 4.1.2 调制器小信号动态测试 |
| 4.1.3 调制器高速调制测试 |
| 4.2 锗硅光电探测器的测试 |
| 4.2.1 锗硅探测器的暗电流和响应度测试 |
| 4.2.2 锗硅探测器的高速测试 |
| 4.3 5-bit可重构光延迟线的测试 |
| 4.3.1 光开关测试 |
| 4.3.2 光开关电压的标定 |
| 4.3.3 可调光延迟线的延迟状态测试 |
| 4.3.4 波束成形网络整体性能的测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文及专利 |
（7）逆向设计的硅基无源器件以及三维光子集成的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 硅基光子学的发展 |
| 1.3 逆向设计的纳米光子学器件 |
| 1.4 三维光子集成的研究现状及意义 |
| 1.5 本文主要完成的工作 |
| 2 集成光学与优化算法的基本理论 |
| 2.1 光波导基本理论 |
| 2.2 耦合模理论 |
| 2.3 数值分析方法 |
| 2.4 优化算法基本理论 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 逆向设计的硅基无源器件 |
| 3.1 任意比例功分器 |
| 3.2 偏振不敏感功分器 |
| 3.3 高阶模式滤波器 |
| 3.4 模式杂化器 |
| 3.5 实验制作和测试 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 三维光交叉连接器的设计和制作 |
| 4.1 三维光交叉连接器的波导结构设计 |
| 4.2 三维垂直耦合器的仿真与设计 |
| 4.3 三维波导交叉结构的仿真与设计 |
| 4.4 三维光交叉连接器的实验制作和测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 |
（8）通信用集成光接收器件的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 光通信系统与光子集成技术概述 |
| 1.2 应用于光通信系统的集成光接收器件 |
| 1.3 本论文的主要工作和内容安排 |
| 2 光电探测器的理论基础 |
| 2.1 光电探测器的工作原理 |
| 2.2 光电探测器的特征参数 |
| 2.3 通信中常用光电探测器类型 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 InP基波导探测器的研究 |
| 3.1 倏逝波耦合型波导探测器 |
| 3.2 器件结构设计及仿真 |
| 3.3 器件制作 |
| 3.4 器件性能测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 光栅型偏振分束器单片集成光电探测器的设计 |
| 4.1 亚波长光栅基本概念及理论 |
| 4.2 器件设计 |
| 4.3 器件应用讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于驻波的光混频集成石墨烯光电探测器的设计 |
| 5.1 石墨烯材料及石墨烯光电探测器 |
| 5.2 基于石墨烯的自平衡相干探测方案设计 |
| 5.3 基于石墨烯的QPSK接收机设计 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表论文目录 |
（9）硅基光交换芯片的控制与传输特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 硅光子学的市场需求和研究进展 |
| 1.3 硅基光开关的研究进展 |
| 1.4 本论文的研究内容 |
| 第二章 光交换芯片与模块设计 |
| 2.1 MZI开关的设计与测试 |
| 2.1.1 MMI的设计 |
| 2.1.2 MZI调制臂的设计 |
| 2.1.3 MZI性能测试 |
| 2.2 微环开关的设计与测试 |
| 2.2.1 微环开关的设计 |
| 2.2.2 微环开关的测试 |
| 2.3 光交换芯片结构与封装 |
| 2.3.1 光交换芯片结构 |
| 2.3.2 芯片的模块化封装 |
| 2.3.3 温度控制模块封装 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 光交换芯片模块的控制电路开发 |
| 3.1 方案设计 |
| 3.1.1 需求分析 |
| 3.1.2 总体方案设计 |
| 3.1.3 控制电路组成 |
| 3.2 电路设计及其测试 |
| 3.3 控制性能测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 MZI开关的稳定驱动方案及实验验证 |
| 4.1 硅基MZI光开关的控制特性分析 |
| 4.2 硅基MZI光开关性能 |
| 4.3 同步驱动方案 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 光交换集成芯片验证系统与芯片性能测试 |
| 5.1 光交换设备的配置算法 |
| 5.1.1 环路配置算法 |
| 5.1.2 光交换设备故障特性分析 |
| 5.1.3 基于光开关性能的改进环路配置算法 |
| 5.2 光交换核心节点设备与芯片验证系统 |
| 5.2.1 光交换核心节点设备研制 |
| 5.2.2 光交换芯片验证系统搭建 |
| 5.3 光交换设备性能测试 |
| 5.3.1 4 ×4性能测试 |
| 5.3.2 16 ×16性能测试 |
| 5.3.3 与其他光交换芯片性能的比较 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 光交换芯片的传输特性研究 |
| 6.1 大容量数据传输试验 |
| 6.1.1 光梳光源的产生 |
| 6.1.1.1 双微环结构的可控群速度色散 |
| 6.1.1.2 增强型单孤子的产生 |
| 6.1.2 大容量数据传输实验 |
| 6.2 关于大规模光交换矩阵构建的一些考虑 |
| 6.2.1 波导中的自由载流子非线性 |
| 6.2.1.1 自由载流子非线性理论模型 |
| 6.2.1.2 自由载流子非线性 |
| 6.2.1.3 电极对非线性的影响 |
| 6.2.2 多片级联 |
| 6.2.2.1 理论模型 |
| 6.2.2.2 实验验证 |
| 6.2.2.3 大规模光交换矩阵的构建 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（10）基于硅波导的偏振不敏感型光功分器的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 硅基光子学的发展背景与现状 |
| 1.2 硅基光功分器的典型应用 |
| 1.3 硅基光波导器件中的偏振问题 |
| 1.4 本文的主要内容及创新点 |
| 2 光波导基本理论及数值计算方法 |
| 2.1 典型光波导材料与结构 |
| 2.2 光波导模式计算方法 |
| 2.2.1 平板波导 |
| 2.2.2 条形波导 |
| 2.3 光波导传输的数值计算 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于硅波导的光功率分配器 |
| 3.1 光功分器的一般技术参数 |
| 3.2 基于硅波导的光功分器的主要实现方案 |
| 3.2.1 基于Y分支的光功分器 |
| 3.2.2 基于MMI的光功分器 |
| 3.2.3 基于DC的光功分器 |
| 3.3 基于DC的大带宽且偏振不敏感型光功分器的设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 硅基光功分器的制备与测试 |
| 4.1 硅基光功分器的制备工艺 |
| 4.1.1 清洗与匀胶 |
| 4.1.2 曝光与显影 |
| 4.1.3 干法刻蚀 |
| 4.1.4 套刻光栅 |
| 4.1.5 薄膜生长 |
| 4.2 硅基光功分器的测试 |
| 4.2.1 硅波导与光纤的耦合 |
| 4.2.2 硅基光功分器传输特性的测试 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 硅波导与光纤阵列的耦合封装 |
| 5.1 对准封装平台及封装过程的介绍 |
| 5.2 封装芯片成品展示 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及专利 |
四、MMI Double-Wavelength Optical Power Splitter（论文参考文献）
- [1]基于多模干涉偏振无关硅基器件的研究[D]. 皇甫利国. 南京邮电大学, 2021
- [2]基于SU8胶空气包层MMI型光分路器的仿真及飞秒激光制备研究[D]. 余鑫. 湖北工业大学, 2021
- [3]宽波段高效率石墨烯光开关阵列研究[D]. 余婷. 哈尔滨工业大学, 2020
- [4]周期电磁结构波导机理与应用研究[D]. 许正英. 东南大学, 2020(02)
- [5]硅基片上偏振调控及复用/解复用器件研究[D]. 倪斌. 东南大学, 2020
- [6]基于开关型延迟线的硅基微波光子波束成形网络芯片研究[D]. 朱晨. 上海交通大学, 2020(01)
- [7]逆向设计的硅基无源器件以及三维光子集成的研究[D]. 尤国庆. 华中科技大学, 2019(03)
- [8]通信用集成光接收器件的研究[D]. 徐静. 华中科技大学, 2019(01)
- [9]硅基光交换芯片的控制与传输特性研究[D]. 廖明乐. 电子科技大学, 2018(10)
- [10]基于硅波导的偏振不敏感型光功分器的研究[D]. 陈讯. 浙江大学, 2018(04)