一、长周期平板波导光栅的理论研究（论文文献综述）
王继厚[1]（2020）在《金属包层定义型聚合物波导光栅光子器件的研究》文中提出近年来,光通信系统由于其相对于传统射频系统的优势,是通信业务中最有前途的技术之一。光通信系统具有宽带宽、高数据速率、低延迟、高安全性、低功耗等特点,在科学界掀起了应用研究的浪潮。其中谐振波导光栅在光通信中具有重要地位,其传输的信号可以位于紫外到微波频率这个较广的波段。利用波导耦合、滤波、聚焦等特性,谐振波导光栅可用于生物传感器、模式选择器以及激光器中核心的窄带宽滤波器件。本论文采用了自主合成的有机无机杂化PMMA（polymethyl methacrylate）材料、KH560（γ-（2,3-epoxypropoxy）propytrimethoxysilane）、KH570（γ-（2,3-epoxypropoxy）propytrimethoxysilane）、FBPA-PC EP（fluorinated epoxy-terminated polycarbonates）/FSU-8（fluorinated epoxy resin）等聚合物材料制备光栅光子器件,而且利用了蒸镀和光刻等工艺制备简单的金属包层型结构,用以提升光子器件的温度灵敏度、实现色散补偿的功能、抑制边模和实现周期性滤波的功能。论文主要创新工作如下:1.本论文自主合成了有机无机复合的SiO2-TiO2接枝改性PMMA材料,通过金属包层型定义结构,制备了长周期波导光栅的热光传感器件,滤波器的温度灵敏度为3.5 nm/℃,约为已报道的金属类型光栅器件的1.75倍,施加电压开关上升和下降时间分别为1.1 ms和1.2 ms,相比于已报道的上述器件的开关上升和下降时间分别为19 ms和11 ms提升了一个数量级。SiO2-TiO2接枝PMMA材料的玻璃化转变温度（Tg）和热分解温度（Td）分别为135°C和230°C,具有较高的热转化温度。金属包层定义型的波导结构,只需要旋涂芯层,对于电极光刻显影即可,不需要对于芯层显影,也不需要制备上包层,具有工艺制备简单的特点。结合了波导材料和金属包层型结构的特点,该器件具有较高的温度灵敏度和较快的开关响应。2.本论文自主合成了有机无机复合接枝改性PMMA材料,通过金属包层型定义结构,制备了啁啾光栅的热光传感器件,通过加载频率为500 Hz的方波驱动电压,测量开关上升和下降时间分别为467.0μs和225.6μs,器件能够弥补延时112 ps,群速度色散在1530-1550 nm波长范围内测量为2.1 ps/nm,器件具有较高的色散补偿功能,解决了光网络中色散与延时问题。该有机无机杂化的PMMA材料,具有有机物热光效应大,无机物热稳定高,开关响应快的特点。材料的Tg达到153°C,而纯PMMA只能达到100°C,即有机无机共聚化网络明显提升了材料的热稳定性。器件的反射峰波长在1530到1565 nm之间,反射峰功率比非反射峰功率高出15 dB。啁啾光栅实际热光灵敏度约0.2 nm/°C,实现最大反射率的所需功耗值为25 mW。器件具有较高的温度灵敏度和色散补偿功能。3.本论文自主合成低损耗氟化光敏聚合物FBPA-PC EP/FSU-8作为芯层波导材料,采用金属包层定义型结构,制备了具有高边模抑制比的取样光栅切趾器件。该器件3 dB带宽和波长间隔可以扩展到4.8 nm和9.7 nm,旁瓣抑制比可达22.6 dB,远大于传统的布拉格光栅（6.1 dB）,而已经发表的切趾光栅边模抑制比普遍小于20 dB。器件功耗与波长漂移的关系为24.9 mW/nm,谐振波长随温度灵敏度为0.175 nm/°C,相比于而已发表的布拉格光栅温度灵敏度37.7mW/nm和0.16 nm/°C有所提高。该材料在1550 nm处具有较低的吸收损耗,当FSU-8的含量从10 mol%变化到75 mol%时,其折射率可以从1.495变化到1.565,实现了折射率动态可调,材料的Tg和Td分别为158.4°C和302.9°C。该器件采用了脊错位的方式实现了切趾,避免了传统的改变脊的宽度的方法导致的FP谐振腔效应,实现了周期滤波、宽带滤波、高旁瓣抑制等多种功能的结合。
王文[2]（2020）在《聚合物光波导模式转换器和开关的研究》文中研究表明近年来,随着互联网流量的快速增长和新应用的陆续出现,对于增加光纤的传输容量的需求十分迫切。模分复用技术是当前认为可以提高光纤传输容量的有效方法,在模分复用系统中,每个模式都是独立传输的信道。模式转换器能实现模式之间的相互转换,在模分复用系统里能发挥重要作用。利用电光（Electro-Optic,EO）或者热光效应制作的模式转换器能作为可重构的模式开关使用,灵活地实现模式转换。本论文以聚合物光波导模式转换器和开关为研究对象,探索实现高带宽的模式转换器和低开关电压的模式开关的理论与技术,论文的研究内容概述如下:（1）针对提高模式转换器的工作带宽的问题,提出利用长度切趾长周期光栅来提高模式转换器工作带宽的方案。利用有机聚合物材料设计和制作了基于侧壁光栅的LP01-LP11a模式转换器和基于表面光栅的LP01-LP11b模式转换器。LP01-LP11a模式转换器和LP01-LP11b模式转换器分别在120 nm和150 nm的波长范围内转换效率达到了99%,并在180 nm和300 nm的波长范围内转换效率超过了90%。并且这两种模式转换器对温度和偏振变化均不敏感。超宽带的模式转换器能与其他器件进行集成,在模分复用系统里发挥重要作用。（2）针对有机电光聚合物（Electro-Optic Polymer,EOP）薄膜的极化问题,提出利用石墨烯电极来极化有机电光聚合物薄膜的方案。利用石墨烯薄膜埋入芯层和包层折射率差较小的波导中不会对TM（Transverse magnetic）偏振的模式造成较大损耗的优点,取代传统金属电极来完成有机电光聚合物的极化。因此石墨烯电极与电光聚合物薄膜之间不需要缓冲层,大大减小了极化电压。采用410 V的电压极化了3.8μm厚的薄膜,极化之后,电光聚合物薄膜在1541 nm波长处的电光系数r33达到了82 pm/V,在1300 nm波长处,电光系数达到了110 pm/V。而且极化之后石墨烯薄膜不会引入额外的损耗,石墨烯电极亦可以作为调制电极使用。采用石墨烯作为极化电光聚合物薄膜的电极,可以简化电光器件的设计和制作。（3）针对聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethyl methacrylate,PMMA）支撑的石墨烯不能转移到不耐丙酮衬底的问题,提出醇类溶剂可溶的支撑材料来取代PMMA完成石墨烯的转移的方案。利用醇类溶剂可溶的聚（4-乙烯基苯酚-co-甲基丙烯酸甲酯）（Poly（4-vinylphenol-co-methyl methacrylate）,PVP-co-PMMA）和PMMA双层薄膜完成了石墨烯的转移,该转移方法能实现大面积、高品质的石墨烯转移。利用该转移方法成功将石墨烯转移到电光聚合物薄膜上,完成电光聚合物薄膜极化之后,PVP-co-PMMA和PMMA双层薄膜能被乙醇溶剂剥离。该转移方法能使得石墨烯转移到不耐丙酮的衬底上,如电光聚合物薄膜和有机半导体材料上,扩大了石墨烯的应用范围。（4）针对实现低开关电压、高带宽的模式开关,提出利用石墨烯和有机电光聚合物材料来设计电光模式开关的方案。利用石墨烯电极在折射率差较小的波导中不会对TM偏振模式的光造成较大损耗的性质,以及石墨烯电极能高效极化有机电光聚合物薄膜的优势,设计了基于石墨烯光栅电极的LP01-LP11a和LP01-LP11b模式开关。通过优化模式开关的芯层尺寸、包层和芯层折射率以及光栅电极的设计来得到低开关电压、低损耗、高转换效率的模式开关。并利用长度切趾长周期光栅电极实现了超宽带模式开关的设计。
周茂惠[3]（2020）在《侧壁长周期光栅辅助的可调谐铌酸锂波导定向耦合器研究》文中指出具有可重构信道、带宽和网络拓扑的动态波分复用（Wavelength Division Multiplexing,WDM）技术有望满足民用和军用的总带宽和低延迟要求。可调谐滤波器可以通过外部调节来实现中心波长的动态选择,是实现动态WDM技术的关键器件之一。基于光波导型的可调谐滤波器的实现方式主要有热光和电光调谐,热光型器件的调谐速率一般为ms级,响应速度慢,不适用光网络节点高速数据交换;电光型器件的响应速度能达到ns级甚至更快,因而广泛应用于高速调制。目前,铌酸锂光波导器件已经处于比较成熟的阶段,铌酸锂具有较大的电光系数,可以用较小的电压实现较大的波长调谐范围,因此它是制作可调滤波器的首选材料。光栅辅助定向耦合器（GADC）可以将特定波长的光从输入波导耦合到相邻波导输出,可用作滤波器。结合材料与结构的优势,本文针对侧壁长周期光栅辅助可调谐铌酸锂波导定向耦合器做了如下研究工作:1.侧壁长周期光栅辅助铌酸锂波导定向耦合器的基本原理介绍了铌酸锂晶体的电光效应,以耦合模理论为分析方法对光栅辅助定向耦合器的工作原理进行了介绍,并分析了影响器件性能的因素。2.侧壁长周期光栅辅助铌酸锂波导定向耦合器的结构设计通过对退火质子交换铌酸锂波导的模式分析与计算,得到了单模和双模传输时对应的波导宽度范围。利用铌酸锂波导的形成机制,直接在宽波导侧壁开窗口形成光栅。结合实验与仿真确定了器件的各项参数后,对器件的传输特性进行仿真,并分析了光栅周期和光栅深度对器件光谱特性的影响。为了提高调谐效率,电极采用推挽式结构。3.器件的制作与测试设计了器件掩模板,然后利用退火质子交换工艺制作器件,并对制作的三组器件（S1,S2,S3）进行了测试,包括:通光测试、光谱响应测试和电调谐测试。S1和S2测试结果不满足设计要求,S3器件制作电极前,直通端在1550 nm处的消光比为28 dB,3 dB带宽仅为6 nm,交叉端的边模抑制比约6 dB;制作电极后,中心波长稍有漂移为1553 nm,消光比略有降低为23 dB,3 dB带宽为8 nm,交叉端的边模抑制比约4 dB,±30 V电压调谐范围在15 nm左右,电调谐效率为0.182nm/V。
兰涛明[4]（2020）在《可调谐铌酸锂波导高阶布拉格光栅研究》文中研究表明近几十年以来,通信技术实现了快速的发展,人们对于通讯网络服务的传输速率、传输带宽的要求也越来越高。因此,具有高速度、长距离、大容量传输特点的新一代全光网络通信系统得到了人们越来越多的关注。但是,目前大规模集成光学器件及系统的实现依然限制着全光网络通信系统的实现。由于基于光纤制作的器件难以实现大规模的集成,越来越多的科研工作者开始将方向转向各种材料制作的波导器件。其中,基于铌酸锂（LiNbO3）晶体的波导器件由于具有优异的电光调谐特性而得到了广泛的应用。在集成光器件系统中,布拉格波导光栅具有至关重要的作用,是许多滤波器、传感器的基本构成部件。在实际应用中,制作周期只有数百个纳米的一阶布拉格光栅,通常需要精度较高的聚焦离子束刻蚀（FIB）,电子束刻蚀（EBL）,双光束干涉等技术,这些高精度的工艺往往使得器件的制作成本高昂。本文针对这一问题对基于铌酸锂波导的高阶布拉格光栅进行了研究。高阶布拉格光栅的周期可以达到几个微米,从而可以使用对制作设备要求更低的紫外光刻（UV）法进行制作,这将大大降低波导光栅的制作成本,以及增强其应用场景。论文针对所提出的基于铌酸锂波导的高阶布拉格光栅的工作原理、器件设计、制作与测试展开研究,其主要工作如下:首先,介绍了当前国内外关于波导光栅的发展历史和研究现状,探讨了基于铌酸锂波导的高阶布拉格光栅的研究意义。其次,介绍了器件相关的理论知识,包括铌酸锂波导的折射率分布和模式分析,以及高阶布拉格波导光栅的耦合模理论。随后,介绍了基于铌酸锂波导的高阶布拉格光栅的设计思路,并通过软件仿真确定了多种工艺方案对应的器件参数,主要包括波导尺寸、光栅周期、光栅长度等。之后,系统研究了器件的制作与测试,主要包括铌酸锂直波导的设计,三种工艺方案的设计、掩模版的设计、器件的制作、测试分析以及优化器件参数等过程。测试结果显示采用二次交换法制得的高阶布拉格光栅取得了较好的反射效果,其中,样品1在1537 nm和1572 nm处有两个隔离度分别为8 dB和10 dB的阻带,样品2在1538 nm、1557 nm、1576 nm和1595 nm处有四个隔离度分别为9 dB、12.5 dB、7 dB和9 dB的阻带,并且能利用其电光特性和退火特性实现双调谐。最后对实验结果进行了分析,提出了改进的方案,在此基础上对整个研究工作进行了总结和展望。
曹瑞[5]（2020）在《基于级联聚合物长周期波导光栅的可调谐滤波器》文中研究说明光滤波器是用来进行波长选择的器件,它可以从众多的波长中过滤掉特定的波长,在光纤传感以及光纤通信系统中具有许多重要的应用,例如波长选择、光放大器的噪声滤除、增益均衡、光复用/解复用等。近年来,随着密集波分复用（DWDM）和光频复用（OFDM）技术的快速发展,在提升光通道的灵活选择性和降低系统工作成本方面,可调谐光滤波器具有十分重要的意义。目前对于可调谐光滤波器的研究主要包括马赫增德尔光滤波器、声光可调谐滤波器、分布反馈（DFB）激光可调谐光滤波器、光栅滤波器,可调谐法布里珀罗滤波器等。其中基于长周期波导光栅的滤波器由于制作灵活,可基于多种材料和结构,背向反射低,插入损耗小,在调谐范围和温度敏感性方面的优秀表现被人们所关注。本文首次提出将两段聚合物长周期波导光栅进行级联,来实现一个带宽更窄的滤波器的方案。文章首先介绍了光波导的基础理论和基于模式耦合理论的长周期波导光栅的工作原理,分析了级联长周期波导光栅的工作原理。接着介绍了我们设计的第一种器件结构:一种基于基模与包层模工作的上表面长周期光栅滤波器。首先根据波导的色散曲线,我们确定了单模波导的尺寸。仿真得到两个工作模式的有效折射率后,我们通过相位匹配方程计算出了长周期光栅的周期;最后我们在超净间通过标准的波导制作工艺,按照设计方案制作出了样品,但经测试,样品的工作效果不佳,分析原因后我们对器件结构进行了改进。改进后的器件基于多模波导中的两个芯层模式工作,制作工艺十分简单。最后,我们搭建了光学测试平台测得了器件的传输谱。并且通过加热片测的了器件的温度灵敏度。器件对于温度有线性的响应,可通过改变温度来对器件进行调谐。实验结果显示:谐振波长位于1577 nm处,器件的最大消光比为24 dB,12 dB带宽为10 nm。器件的温度灵敏度为1.76 nm/℃。
赵伟科[6]（2019）在《平面光波导模分复用器研究》文中研究说明自从1966年华裔科学家高锟提出光纤通信技术后,由于波分复用（WDM）、偏振复用（PDM）、高阶调制以及正交频分复用（OFDM）等技术的应用,单模光纤（SMF）的通信容量有了几个数量级的提升。而由于互联网技术的快速发展,尤其是物联网、电子商务、高清网络视频等的快速发展,人类社会对光纤通信系统的容量需求也日益增长。但SMF的通信容量并不能无限提升,由于香农极限、光纤非线性效应以及光纤熔融效应等,其被限制在100 Tb/s。而近几年实验证明的SMF的通信容量已经越来越接近这一理论值,即SMF将面临容量危机。为了进一步满足数据流量的需求,下一代光纤通信技术需要在提升光纤通信容量的同时,降低每比特的传输成本和能耗。在这种背景下,空分复用（SDM）技术受到越来越多的关注。SDM有两种技术路线,其一为多芯光纤（MCF）,其二为模分复用（MDM）技术。其中MDM提供更高的信息密度,因而被认为是最具前景的技术。MDM技术基于模式这一维度,以少模光纤（FMF）取代传统的SMF,从而将信道由SMF中的基模拓展到FMF中的少数几个低阶模,而这几个低阶模具有与基模相同的信息传输能力,因而可以实现光纤通信容量的极大提升。在MDM系统中,实现模式的转换、复用以及解复用的模分复用器是其中的核心器件。就目前而言,模分复用器的设计主要基于三种技术平台:空间光学元件、光纤以及平面光波导（PLC）。其中基于PLC的模分复用器具有结构紧凑、易于集成、功能丰富等的优点,因而被更多的研究。就模分复用系统而言,操控尽量多的模式以增加系统容量,拥有较大的带宽以兼容现有的WDM系统,具备可重构功能以实现灵活高效的网络结构是模分复用器的重要发展方向。本论文基于以上模分复用系统的发展需求,利用聚合物材料,开展了一系列基于PLC的模分复用器的研究工作。论文的主要研究工作和取得的成果总结如下:1.提出了一种非等高定向耦合器（DC）,基于该种DC,可以非常方便地实现在竖直方向上模场对称性不同的两个模式之间的耦合。作为验证,设计并制作了基于该种DC、能操控E11和E12模式的模分复用器。实验制作的器件包含输入/输出端总长度为13 mm,其在1530-1560 nm的波长范围内耦合效率大于95%;对于E11和E12模式,器件插入损耗分别为9.6 dB和12.8 dB。提出的非等高DC,可有效实现竖直方向模场对称性不同的两个模式之间的转换。2.提出一种基于锥形结构与非等高DC结合的新型DC,提出的该种DC具有大的工作带宽和制作容差。通过级联四个这样的DC,设计并制作了能操控E11、E21、E12、E22和E31五个模式的模分复用器。完成制作的器件包含输入/输出波导总共长度为21 mm。测试结果表明,对于x、y两个偏振,级联的四个耦合器在C+L波段（1530-1605 nm）都能实现大于94.5%的耦合效率。对于器件解复用端的五个端口,其插入损耗分别为15.2 dB、11.6 dB、14.1 dB、19.1 dB和10.6 dB。实验结果证明,提出的锥形非等高DC能够显着地提升耦合器的制作容差和工作带宽,并有潜力实现更多模式的复用/解复用。3.设计了能操控E11、E21、E12、E22、E31以及E13六个模式的模分复用器。分析了PLC中前六个模式的模场分布特点,并在此基础上,通过将五个锥形非等高DC级联,完成了能操控这六个模式的模分复用器的设计与优化。对比讨论了PLC与FMF中前六个模式的差异,分析了实现二者之间转换的方法。设计的模分复用器结构紧凑,包含输入/输出波导的总长度为19 mm,器件操控的五个高阶模在1500-1620 nm的波长范围内的耦合效率都大于75%;最后,对设计的器件进行了制作,由于制作误差,所制作的器件的部分参数与设计参数不一致,导致器件能够实现E11、E21、E12、E22四个模式的复用,而不能实现对E31和E13模式的复用。4.提出了一种超短的嵌入波导内部的长周期波导光栅（LPWG）。提出的LPWG通过将光栅扰动区域置于波导内部两个耦合的模式具有最大场重叠因子的区域,实现了LPWG耦合系数的最大化,减少了光栅的长度。进一步地,通过控制光栅的色散特性,实现了器件的超宽带工作。基于这种光栅,设计和制作了能操控E11和E21模式的模式转换器。制作的器件的光栅区域长度仅834μm,只有普通光栅长度的四分之一,但在C+L波段,其两个偏振态的耦合效率都超过98.2%。提出的这种光栅,能够在明显提升光栅的带宽的同时缩短光栅的长度。5.基于聚合物的热光效应,提出了一种热感应的LPWG与Y分支级联的、能操控E11和E21模式的可重构模分复用器。首先,研究了热光器件的设计和仿真方法,基于此,设计了一种热感应的LPWG;其次,将提出的热感应的LPWG与Y分支结合,实现了E11和E21模式的复用/解复用。此外,通过控制光栅的色散特性,器件的宽带得到极大提升。所制作的器件包含输入/输出波导总长度为14 mm,开关功率为198 mW。对于操控的E11或者E21模式,在C+L波段,器件关闭/开启状态下的消光比都能超过13 dB。测试表明,器件开关响应特性上升时间为0.55 ms,下降时间为0.75 ms。
张亚琦[7]（2019）在《基于嵌入式超构单元的波导模式转换》文中提出光子技术是满足大数据和人工智能时代人们对信息传输和处理巨量需求的最佳解决方案之一。但目前光子系统的集成度较低导致无法完全发挥光子技术的优势,其中光信号的模式转换效率低是一个重要原因。为了克服这一瓶颈,本论文提出利用光学超表面提高亚波长波导结构中的模式转换效率。光学超构表面是利用亚波长周期单元构建的人工光学结构,其周期单元的横向尺寸和厚度都远小于工作波长。光学超表面可将传统光学器件厚度压缩到亚波长尺度,从而彻底改变传统光学器件的形态。但由于亚波长波导的横向尺寸小与周期排列的光学超表面尺寸不兼容,因此无法直接用于微纳光子结构中。为此,本论文提出将超构单元嵌入到亚波长光波导中来实现高效率模式转换。论文首先讨论二维和三维波导的理论分析方法,正确得到出波导的本征模以及传播常数,为后续研究奠定基础。利用耦合模分析得到波导不同空间模式实现完美转换的动量匹配条件,并在二维波导结构中构造出长周期光栅来实现该条件。进一步利用时域有限差分方法,研究该结构中基模和一阶模之间的相互转换,实现了近完美空间模式转换。为进一步减小转换结构长度,论文提出了反射式空间模式转换超构单元结构。在波导端面引入非对称的两个超构单元,通过参数优化使其对入射光反射产生不同的相移,当二者的反射相位差达到π时,可实现基模与一阶模之间的相互转换。此时实现模式转换超构单元的厚度仅为75纳米,为信号波长的二十分之一,是目前已知的最薄的波导空间模式转换结构。利用同样原理,在三维光波导结构也实现了基于反射超构单元的高效空间模式转换。研究三维波导结构中基于嵌入式超构单元的偏振转换。在透射工作模式下,设计优化了非对称超构单元,使其对正交线偏振态具有不同的相位延迟,当二者相位延迟为90度时实现了线偏振到圆偏振的转换。在反射型金属超构单元中,通过结构优化实现了更大范围的相位差,从而实现了波导中线偏振到圆偏振以及正交线偏振的高效率转换。本论文将光学超构表面的研究从自由空间中的功能器件扩展到微纳光学结构中,极大扩展了光学超构表面的应用领域。论文实现了深度亚波长厚度的波导空间模式以及偏振态转换,比已有模式转换结构的转换长度减小一个数量级,本论文对微纳光子技术的理论研究和实际应用具有重要意义。
吴波[8]（2019）在《基于锥形聚合物波导的热感应长周期光栅模式转换器研究》文中提出近年来,随着各种“互联网+”技术,如电子商务,电子政务,在线医疗等得到迅速发展与广泛应用,人们对于光通信系统的带宽需求不断增加。然而目前基于波分复用（WDM）技术的单模光纤通信系统的传输容量正逐渐接近其理论极限。为了突破了这一容量限制以更好地应对迅速增长的容量需求,基于少模光纤的模分复用技术应运而生。模分复用技术对每一个复用波长均引入多个模式作为独立信道,从而使得通信容量实现数倍增长（依赖于采用的模式数）。考虑到未来灵活的模分复用光通信系统应该如今天的波分复用系统一样具备路由与重构的功能,因此,作为模分复用系统中最重要的功能器件之一的模式转换器也应是宽带且可重构的。本论文即是针对这一应用需求,提出了一种基于锥形波导的热感应长周期光栅模式转换器。该转换器采用易于集成的平面光波导结构,并利用工艺制作简单、性价比高的聚合物光波导材料实现。所建议的模式转换器仅包括锥形聚合物波导和制作于其上的长周期光栅型电极加热器,结构简单,易于制作。其中,采用锥形波导可拓展器件的带宽,而采用电流加热感应的长周期光栅则可实现器件的重构功能。论文针对所建议的模式转换器的基本原理、参数设计、制作与测试展开研究,其主要工作如下:首先,介绍了当今光通信的发展现状,解释了模分复用技术以及模式转换器在模分复用系统中的重要作用,介绍了模式转换器的国内外的研究现状,探讨了宽带可重构的模式转换器的研究意义。其次,简介了本文所提出的基于锥形聚合物波导的热感应长周期光栅模式转换器在设计过程所涉及的理论知识,包括条形波导的分析方法,模式特征,以及长周期光栅的耦合模理论和聚合物材料的热光特性。随后,论文针对器件的结构参数进行了重点的设计研究,相关设计工作围绕器件带宽的拓展及可重构功能的实现展开,具体包括光波导、长周期光栅及电极等的结构参数设计。之后,再使用RSoft软件在各设计参数进行进一步模拟优化的基础上完成了器件设计。最后,论文针对器件的制作与测试进行了系统的研究。具体包括制作工艺流程设计、掩模版图案设计、器件的制作、测试分析及工艺优化等过程。最终所制作的模式转换器在整个C+L波段实现了大于90%（10 dB）的转换效率。对相关实验结果进行了分析讨论,提出了进一步的优化方案,在此基础上对研究工作进行了总结与展望。
王钊[9]（2017）在《基于光刻的长周期及高阶Bragg波导光栅的研究》文中认为随着以波导光栅为代表的集成光器件的应用,人们对于波导光栅的研究愈发广泛。波导光栅可以在LiNbO3晶体,聚合物,玻璃等多种材料上制备出来,其结构设计多样。目前常见的制作工艺包括:紫外光刻（UV）,电子束刻蚀（EBL）,聚焦离子束刻蚀（FIB）,双光束干涉等。LiNbO3晶体自身具有电光效应,因而选用LiNbO3晶体作为衬底制备而成的波导光栅可实现电控调谐。本文以x切LiNbO3晶体作为衬底,通过光刻及钛扩散工艺制作出二次钛扩散长周期波导光栅。提出利用LiNbO3波导制备工艺一次性制备的长周期波导光栅及高阶Bragg波导光栅结构,并运用光刻及退火质子交换工艺一次性制作出长周期及高阶Bragg波导光栅。具体工作内容如下:第一,对二次钛扩散长周期波导光栅的结构及特性进行研究。理论上分析了光栅栅长及光栅周期的变化对透射谱特性的影响。耦合系数一定时,栅长增加,零值带宽减小,光栅透射率先减小后增大。完全耦合时,透射率最小,且周期越大,中心波长越大。实验上利用光刻及钛扩散工艺在LiNbO3单模波导上制作了周期为420微米的二次钛扩散长周期波导光栅,并对光栅透射谱的测量进行了探究。第二,提出利用LiNbO3波导制备工艺一次性制备的长周期波导光栅结构。理论上分析了波导宽度差、光栅栅区倾角的变化对透射谱特性的影响。随着波导宽度差增大,零值带宽减小,透射率呈现周期性变化。随着栅区倾角减小,零值带宽减小幅度变缓,透射率变化的周期变大。实验上利用光刻及退火质子交换工艺在LiNbO3晶片上一次性制作出周期为百微米量级的长周期波导光栅,并对光栅透射谱的测量进行了探究。第三,提出利用LiNbO3波导制备工艺一次性制备的高阶可调谐Bragg波导光栅结构。理论上分析了占空比,波导宽度差,栅区倾角,外加电压等参数的变化对光栅反射谱的影响。随着占空比增大,折射率调制度呈现周期性变化。在最佳占空比下,波导宽度差增大,最大反射率及零值带宽均增大,中心波长向长波方向偏移。随着栅区倾角的减小,最大反射率及零值带宽增量幅度减小,中心波长偏移量减小。随着外加电压增大,光栅反射谱形状不变,中心波长向长波方向偏移。实验上利用光刻及退火质子交换工艺在LiNbO3晶片上一次性制作出周期为微米量级的高阶Bragg波导光栅,并对光栅光谱进行了测量及分析。
冯敬[10]（2017）在《热光长周期波导光栅辅助的非对称Y分支模式开关研究》文中研究说明进入超宽带和LTE时代后,随着电子商务、大数据以及云计算等新兴业务快速发展,人们对信息服务的需求量进一步增长。但由于光纤非线性效应等问题的限制,现有单模光纤通信网络的传输容量正在逼近香农极限,无法继续满足日益增长的用户需求。作为进一步提高光纤系统传输容量的重要途经之一,基于少模光纤的模分复用技术引起了广泛专注。包括模式转换器和模式复用/解复用器在内的模分复用器件是少模光纤模分复用系统的重要组成部分,目前仍处于探索研究与完善的阶段。针对目前研究的不足,本文提出并设计制作了热光长周期波导光栅辅助的非对称Y分支模式开关,器件分别采用EpoClad和EpoCore聚合物材料制作波导包层和芯层,利用聚合物材料的热光效应,通过上包层表面电极通电升温在非对称Y分支主干波导引入热光侧壁长周期波导光栅,将模式转换与模式复用/解复用功能相结合,并通过调节电压电流改变电极温度来调谐热光长周期光栅的耦合效率,构成了可重构可调谐的工作特性更全面的热光模式开关器件。该器件不仅能实现LP01模和LP11a模的复用和解复用,通过热光长周期光栅的模式转换,还能将LP01模和LP11a模有选择性地通过Y分支的两分支臂输出,因此具有一定路由功能。本文围绕所提出的热光模式开关的工作特性,首先分析了相关理论和工作原理,之后利用仿真软件对器件结构参数进行了设计仿真,在此基础上使用现有实验设备分别制作了非对称Y分支波导、热光长周期波导光栅模式转换器以及基于前两者设计的热光模式开关,最后分别对制作的器件样品进行了性能测试。测试结果表明:实验制作的非对称Y分支波导应用于模式解复用时,最小插入损耗为12.01 dB,两分支臂间串扰在波长为1566 nm时为-26.86 dB;应用于模式复用时,宽臂复用的最小插入损耗为12.61 dB,窄臂复用的最小插入损耗为17.26dB。制作的热光长周期波导光栅模式转换器能实现LP01模和LP11a模之间的模式转换,且可利用热光效应调谐其耦合强度,测得其表面电极外接电压电流为（3.8 V,0.14 A）时样品的模式转换效率约为82.91%。实验制作的热光模式开关应用于模式复用时具有模式转换功能,可帮助校正畸变的复用模式;应用于模式解复用时具有模式路由功能,可将LP01模和LP11a模有选择性地从两个分支臂输出。
二、长周期平板波导光栅的理论研究（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、长周期平板波导光栅的理论研究（论文提纲范文）
（1）金属包层定义型聚合物波导光栅光子器件的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光通信的发展与应用 |
| 1.2 光栅光子器件的研究前景与意义 |
| 1.3 光栅器件的分类及应用 |
| 1.3.1 长周期光栅的研究进展 |
| 1.3.2 啁啾光栅的研究进展 |
| 1.3.3 切趾光栅的研究进展 |
| 1.4 论文主要工作及创新点 |
| 第二章 聚合物光栅的理论基础 |
| 2.1 模式计算理论 |
| 2.1.1 三层平板波导 |
| 2.1.2 矩形波导 |
| 2.1.3 有限差分算法求有效折射率 |
| 2.2 长周期光栅传输谱的分析 |
| 2.3 布拉格光栅传输谱的分析 |
| 2.4 啁啾、切趾和取样光栅传输矩阵法 |
| 2.4.1 啁啾光栅传输矩阵法 |
| 2.4.2 切趾光栅传输矩阵法 |
| 2.4.3 取样光栅传输矩阵法 |
| 2.5 热光效应 |
| 第三章 基于金属包层直接定义结构的聚合物长周期波导光栅可调谐波长滤波器的设计与制备 |
| 3.1 有机-无机接枝改性PMMA波导材料的制备和特性表征 |
| 3.2 金属包层型可调谐波长滤波器的设计与制备 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于金属包层直接定义结构的可实现色散补偿的聚合物啁啾型波导滤波器的设计与制备 |
| 4.1 有机-无机杂化PMMA波导材料的制备和特性表征 |
| 4.2 啁啾波导光栅的模拟与分析 |
| 4.3 啁啾光栅的制备与测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于低损耗含氟聚合物材料的金属包层定义型热光可调谐切趾取样波导光栅 |
| 5.1 基于含氟环氧聚碳酸酯和含氟环氧树脂波导材料的制备 |
| 5.2 横向脊错位型切趾取样光栅的设计 |
| 5.3 横向脊错位型切趾取样光栅的实验与测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（2）聚合物光波导模式转换器和开关的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 缩写词对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 光波导模式转换器和模式开关的研究现状 |
| 1.2.1 光波导模式转换器的研究现状 |
| 1.2.2 光波导模式开关的研究现状 |
| 1.3 有机电光聚合物器件的研究现状 |
| 1.4 石墨烯光学器件的研究现状 |
| 1.5 聚合物支撑石墨烯转移技术的研究现状 |
| 1.6 本文的主要贡献与创新 |
| 1.7 本论文的结构安排 |
| 第二章 聚合物光波导模式转换器和开关的理论和技术基础 |
| 2.1 条形波导分析方法 |
| 2.2 长周期光栅的分析方法 |
| 2.3 电光聚合物材料的基本性质 |
| 2.3.1 电光聚合物的电光效应 |
| 2.3.2 电光聚合物的接触极化 |
| 2.3.3 测量电光聚合物薄膜电光系数的方法 |
| 2.4 石墨烯薄膜在波导中的损耗分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于长度切趾长周期光栅的超宽带模式转换器的研究 |
| 3.1 长度切趾长周期光栅 |
| 3.1.1 长度切趾长周期光栅的理论分析 |
| 3.1.2 两段式长度切趾长周期光栅的仿真分析 |
| 3.1.3 三段式长度切趾长周期光栅的仿真分析 |
| 3.2 LP01-LP11a模式转换器的设计、制作和测试结果 |
| 3.2.1 LP01-LP11a模式转换器的设计 |
| 3.2.2 LP01-LP11a模式转换器的制作 |
| 3.2.3 LP01-LP11a模式转换器的测试结果 |
| 3.3 LP01-LP11b模式转换器的设计、制作和测试结果 |
| 3.3.1 LP01-LP11b模式转换器的设计 |
| 3.3.2 LP01-LP11b模式转换器的制作 |
| 3.3.3 LP01-LP11b模式转换器的测试结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于石墨烯作为极化电光聚合物薄膜电极的研究 |
| 4.1 平板波导中石墨烯电极的损耗分析 |
| 4.1.1 平板波导下包层与芯层间石墨烯引入的损耗 |
| 4.1.2 平板波导芯层上下表面石墨烯引入的损耗 |
| 4.2 金和ITO电极极化电光聚合物薄膜研究 |
| 4.3 芯层下表面嵌入石墨烯电极极化电光聚合物薄膜的研究 |
| 4.3.1 金/石墨烯电极的电光聚合物平板波导的制作方法 |
| 4.3.2 电光系数的测试 |
| 4.4 芯层上下表面引入石墨烯电极极化电光聚合物薄膜的研究 |
| 4.4.1 芯层上下表面引入石墨烯电极的电光聚合物薄膜的制作 |
| 4.4.2 石墨烯引入损耗的测试 |
| 4.5 醇类溶剂剥离支撑聚合物的石墨烯转移方法 |
| 4.5.1 双层聚合物支撑石墨烯的转移步骤 |
| 4.5.2 石墨烯的表征 |
| 4.5.3 石墨烯电极极化电光聚合物 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于石墨烯光栅电极的电光聚合物模式开关的研究 |
| 5.1 石墨烯电极在条形波导里引入的损耗 |
| 5.2 基于长周期光栅的LP01-LP11a电光聚合物模式开关的设计和分析 |
| 5.2.1 LP01-LP11a电光聚合物模式开关的开关电压分析计算 |
| 5.2.2 LP01-LP11a电光聚合物模式开关的工作带宽分析 |
| 5.2.3 超宽带LP01-LP11a电光聚合物模式开关的性能分析 |
| 5.3 基于长周期光栅的LP01-LP11b电光聚合物模式开关的设计和分析 |
| 5.3.1 LP01-LP11b电光聚合物模式开关的开关电压分析计算 |
| 5.3.2 LP01-LP11b电光聚合物模式开关的工作带宽分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（3）侧壁长周期光栅辅助的可调谐铌酸锂波导定向耦合器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 光栅辅助定向耦合器的发展与现状 |
| 1.3 本文的研究内容与结构安排 |
| 第二章 侧壁LPGA铌酸锂波导定向耦合器的基本原理 |
| 2.1 铌酸锂晶体的电光效应 |
| 2.2 侧壁LPGA定向耦合器的耦合模分析 |
| 2.2.1 对称定向耦合器 |
| 2.2.2 光栅辅助定向耦合器 |
| 第三章 器件的结构设计与仿真 |
| 3.1 设计目标 |
| 3.2 铌酸锂波导的分析与设计 |
| 3.3 器件结构参数设计与仿真 |
| 3.3.1 铌酸锂波导模式折射率测量 |
| 3.3.2 长周期光栅结构参数 |
| 3.3.3 器件的仿真 |
| 3.4 光谱特性分析及器件参数汇总 |
| 3.4.1 光栅周期对光谱特性的影响 |
| 3.4.2 光栅深度对光谱特性的影响 |
| 3.4.3 器件参数汇总 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 器件的制作 |
| 4.1 掩膜版的设计 |
| 4.2 器件的制作 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 器件的测试 |
| 5.1 测试平台简介 |
| 5.2 器件的通光测试 |
| 5.3 器件的光谱响应 |
| S_1器件测试结果 |
| S_2器件测试结果 |
| S_3器件测试结果 |
| 5.4 器件的电调谐特性 |
| 5.5 本章总结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 硕士研究生期间取得的研究成果 |
（4）可调谐铌酸锂波导高阶布拉格光栅研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 铌酸锂波导的研究现状 |
| 1.3 波导光栅的研究现状 |
| 1.4 论文的主要内容和章节安排 |
| 第二章 铌酸锂光波导与布拉格光栅基本理论 |
| 2.1 铌酸锂光波导分析 |
| 2.1.1 铌酸锂光波导折射率分布 |
| 2.1.2 铌酸锂光波导模式分析 |
| 2.2 波导光栅理论分析 |
| 2.2.1 耦合模理论 |
| 2.2.2 布拉格波导光栅耦合模理论 |
| 2.2.3 高阶布拉格波导光栅工作原理 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 器件仿真与设计 |
| 3.1 器件的结构 |
| 3.2 单模铌酸锂波导设计 |
| 3.2.1 有效折射率法分析模式折射率 |
| 3.2.2 有限元法分析模式折射率 |
| 3.2.3 单模铌酸锂波导结构 |
| 3.3 高阶布拉格光栅设计与分析 |
| 3.3.1 一次交换法制备高阶布拉格光栅的设计与仿真结果 |
| 3.3.2 二次交换法制备高阶布拉格光栅的设计与仿真结果 |
| 3.3.3 ICP刻蚀法制备高阶布拉格光栅的设计与仿真结果 |
| 3.4 电光调谐电极设计 |
| 3.5 器件整体设计参数 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 器件的制作 |
| 4.1 器件的制作工艺简介 |
| 4.2 掩模版设计 |
| 4.3 器件的制作 |
| 4.3.1 铌酸锂波导的制作流程 |
| 4.3.2 一次交换法制备高阶布拉格光栅的制作流程 |
| 4.3.3 二次交换法制备高阶布拉格光栅的制作流程 |
| 4.3.4 ICP刻蚀法制备高阶布拉格光栅的制作流程 |
| 4.3.5 电光调谐电极的制作流程 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 器件测试与分析 |
| 5.1 测试平台简介 |
| 5.2 一次交换法制备高阶布拉格光栅的测试与分析 |
| 5.3 二次交换法制备高阶布拉格光栅的测试与分析 |
| 5.3.1 传输光谱测试 |
| 5.3.2 电光调谐特性测试 |
| 5.3.3 退火调谐特性测试 |
| 5.4 ICP刻蚀法制备高阶布拉格光栅的测试与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（5）基于级联聚合物长周期波导光栅的可调谐滤波器（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 长周期光栅 |
| 1.2.2 长周期光栅滤波器 |
| 1.3 本文研究目标和主要内容 |
| 第二章 长周期波导光栅关键理论分析 |
| 2.1 光波导理论 |
| 2.1.1 光波导简介 |
| 2.1.2 光波导模式简述 |
| 2.1.3 条形光波导的分析方法 |
| 2.2 长周期波导光栅的理论分析 |
| 2.2.1 长周期波导光栅的耦合模理论 |
| 2.3 长周期波导光栅级联的工作原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于基模与包层模工作的长周期光栅滤波器设计 |
| 3.1 器件的结构与工作原理 |
| 3.2 器件参数设计与仿真 |
| 3.2.1 单模条形波导参数设计 |
| 3.2.2 长周期波导光栅的周期计算 |
| 3.2.3 通过仿真得到模式耦合效率 |
| 3.2.4 两段长周期波导光栅之间的距离 |
| 3.3 实验流程与掩膜版设计 |
| 3.3.1 实验工艺流程介绍 |
| 3.3.2 实验用掩膜版设计 |
| 3.3.2.1 芯层图案掩膜版设计 |
| 3.3.2.2 光栅图案掩膜版设计 |
| 3.3.2.3 包层图案掩膜版设计 |
| 3.4 在超净间中制作器件 |
| 3.4.1 波导芯层的制作 |
| 3.4.2 长周期光栅结构的制作 |
| 3.4.3 波导包层的制作 |
| 3.5 测试器件功能 |
| 3.5.1 滤波器近场输出光测试 |
| 3.5.2 滤波器滤波效果测试 |
| 3.6 失败的经验教训 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 基于多模波导的级联长周期光栅滤波器设计 |
| 4.1 器件的结构与工作原理 |
| 4.2 器件参数设计与器件效果仿真 |
| 4.2.1 波导参数设计 |
| 4.2.2 长周期波导光栅的周期计算 |
| 4.2.3 通过仿真确定耦合长度 |
| 4.2.4 两段长周期波导光栅之间的距离设计 |
| 4.3 器件效果仿真 |
| 4.4 器件制作工艺流程与掩膜版设计 |
| 4.4.1 实验工艺流程介绍 |
| 4.4.2 实验用掩膜版设计 |
| 4.5 在超净间中制作器件 |
| 4.5.1 波导下包层的制作 |
| 4.5.2 波导芯层和长周期侧壁光栅结构的制作 |
| 4.5.3 波导上包层的制作 |
| 4.6 器件功能测试 |
| 4.6.1 滤波器近场输出光测试 |
| 4.6.2 滤波器滤波功能测试 |
| 4.6.3 滤波器温度特性测试 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 不足和展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 硕士研究生期间取得的研究成果 |
（6）平面光波导模分复用器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 模分复用技术的研究背景和研究意义 |
| 1.2 模分复用系统 |
| 1.3 模分复用器的技术平台 |
| 1.3.1 基于空间光学元件 |
| 1.3.2 基于光纤 |
| 1.3.3 基于平面光波导 |
| 1.4 平面光波导技术介绍 |
| 1.4.1 平面光波导应用及材料介绍 |
| 1.4.2 平面光波导工艺介绍 |
| 1.5 PLC型模分复用器研究现状 |
| 1.5.1 器件操控的模式数量研究 |
| 1.5.2 器件的带宽研究 |
| 1.5.3 器件的可重构研究 |
| 1.6 本文的主要工作及创新点 |
| 第二章 PLC模分复用器的理论基础 |
| 2.1 光波导的分类 |
| 2.2 平板波导分析方法 |
| 2.2.1 几何光学 |
| 2.2.2 电磁场理论 |
| 2.3 矩形波导分析方法 |
| 2.3.1 有效折射率法 |
| 2.3.2 有限元法 |
| 2.4 模式转换器基本结构及原理 |
| 2.4.1 模场匹配 |
| 2.4.2 传播常数匹配 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于非等高定向耦合器的模分复用器 |
| 3.1 定向耦合器的工作原理 |
| 3.2 研究背景 |
| 3.3 器件设计及仿真 |
| 3.4 器件制作 |
| 3.4.1 掩膜版设计 |
| 3.4.2 制作流程 |
| 3.5 器件的测试 |
| 3.5.1 近场输出测试 |
| 3.5.2 耦合效率测试 |
| 3.5.3 温度特性测试 |
| 3.5.4 传输损耗及插入损耗测试 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于锥形非等高定向耦合器的五模模分复用器 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 器件设计 |
| 4.2.1 MMW及 SMW的色散曲线 |
| 4.2.2 锥形耦合器设计 |
| 4.2.3 器件整体结构设计 |
| 4.3 器件仿真 |
| 4.3.1 锥形耦合器与非锥形耦合器的对比分析 |
| 4.3.2 器件传输谱分析 |
| 4.4 器件制作 |
| 4.5 器件测试 |
| 4.5.1 近场输出测试 |
| 4.5.2 耦合效率测试 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于锥形非等高定向耦合器的六模模分复用器 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 器件设计 |
| 5.2.1 MMW及 SMW的色散曲线 |
| 5.2.2 耦合器设计 |
| 5.2.3 模斑转换器设计 |
| 5.3 器件仿真 |
| 5.4 器件与FMF的对接分析及测试方案 |
| 5.4.1 器件与FMF的对接分析 |
| 5.4.2 器件测试方案 |
| 5.5 器件的制作及测试 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 嵌入波导内部的长周期波导光栅模式转换器 |
| 6.1 光栅的工作原理 |
| 6.2 研究背景 |
| 6.3 器件设计 |
| 6.3.1 器件整体结构 |
| 6.3.2 耦合系数控制 |
| 6.3.3 带宽控制 |
| 6.4 器件仿真 |
| 6.5 器件制作 |
| 6.6 器件测试 |
| 6.6.1 近场输出 |
| 6.6.2 光栅光谱及耦合效率 |
| 6.7 本章小结 |
| 第七章 基于热感应长周期光栅与Y分支级联的模分复用器 |
| 7.1 研究背景 |
| 7.2 器件设计 |
| 7.2.1 器件结构 |
| 7.2.2 Y分支设计 |
| 7.2.3 光栅带宽控制 |
| 7.2.4 电极横向优化 |
| 7.2.5 电极纵向优化 |
| 7.3 器件仿真 |
| 7.4 器件制作 |
| 7.5 器件测试 |
| 7.5.1 近场输出测试 |
| 7.5.2 开关特性测试 |
| 7.5.3 开关响应测试 |
| 7.5.4 器件热场分析 |
| 7.6 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 不足与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间取得的研究成果 |
（7）基于嵌入式超构单元的波导模式转换（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外在该方向的研究现状及分析 |
| 1.2.1 国内外在该方向的研究现状 |
| 1.2.2 国内外研究现状的分析 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 亚波长硅波导的模式分析 |
| 2.1 二维平板硅波导的本征模及有效折射率 |
| 2.1.1 平板波导的色散方程 |
| 2.1.2 色散方程的求解及模式分析 |
| 2.2 三维亚波长硅波导的传输特性 |
| 2.2.1 三维矩形波导的有效折射率求解 |
| 2.2.2 三维波导的传播特性分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 亚波长硅波导中的空间模式转换 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 波导空间模式耦合理论分析 |
| 3.3 基于光栅耦合的二维亚波长硅波导的模式转换 |
| 3.4 基于反射超构单元的模式转换 |
| 3.4.1 基于超构单元模式转换的原理分析 |
| 3.4.2 波导中的超构单元模型 |
| 3.4.3 基于反射式的二维亚波长硅波导的模式转换 |
| 3.4.4 基于反射式的三维硅波导模式转换 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 亚波长硅波导中的偏振转换 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 透射式超表面实现线偏振光圆偏振光的转换 |
| 4.2.1 超构单元透射特性分析 |
| 4.2.2 偏振转换特性分析 |
| 4.3 反射式超构单元实现光的偏振转换 |
| 4.3.1 超构单元结构特性分析 |
| 4.3.2 X线偏振光转换成Y线偏振光 |
| 4.3.3 X线偏振光转换成圆偏振光 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（8）基于锥形聚合物波导的热感应长周期光栅模式转换器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 简缩略表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 模分复用技术发展历程 |
| 1.3 模式转换器及其研究现状 |
| 1.4 论文的主要内容和结构安排 |
| 第二章 器件工作原理 |
| 2.1 光波导简介 |
| 2.2 条形光波导模式及其分析 |
| 2.2.1 光波导模式简介 |
| 2.2.2 条形光波导模式分析 |
| 2.2.3 模式的正交性 |
| 2.3 长周期光栅的耦合模理论 |
| 2.4 聚合物材料的热光特性 |
| 2.5 长周期光栅的带宽扩展原理 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 器件仿真与设计 |
| 3.1 器件设计思路 |
| 3.2 器件材料的选择 |
| 3.3 波导尺寸设计与分析 |
| 3.3.1 有效折射率法求解色散曲线 |
| 3.3.2 有限元法分析模场 |
| 3.4 热光长周期锥形波导光栅设计 |
| 3.4.1 锥形波导设计 |
| 3.4.2 基于锥形波导的长周期光栅的带宽特性 |
| 3.4.3 热感应长周期波导光栅的电极设计 |
| 3.5 器件的整体设计 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 器件的制作 |
| 4.1 器件的制作工艺简介 |
| 4.2 掩模版设计 |
| 4.3 器件的制作 |
| 4.3.1 锥形波导制作 |
| 4.3.2 长周期光栅型电极制作 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 器件测试与分析 |
| 5.1 测试平台简介 |
| 5.2 器件的测试及结果分析 |
| 5.2.1 器件的宽带特性 |
| 5.2.2 器件的可重构性 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（9）基于光刻的长周期及高阶Bragg波导光栅的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 波导的分类及研究现状 |
| 1.2.1 波导的分类 |
| 1.2.2 波导的研究现状 |
| 1.3 波导光栅的分类及研究现状 |
| 1.3.1 长周期波导光栅的研究现状 |
| 1.3.2 Bragg波导光栅的研究现状 |
| 1.4 本课题的主要研究内容及各章节安排 |
| 1.5 本文的主要创新点 |
| 第二章 LiNbO_3波导及光栅的理论分析 |
| 2.1 LiNbO_3条形波导的理论分析 |
| 2.2 波导光栅的模式耦合理论 |
| 2.2.1 横场方程 |
| 2.2.2 模式正交性与归一化 |
| 2.2.3 模耦合方程 |
| 2.3 长周期波导光栅耦合模理论 |
| 2.4 Bragg波导光栅耦合模理论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 二次钛扩散长周期波导光栅的理论分析及实验探究 |
| 3.1 波导有效折射率的测量 |
| 3.2 二次钛扩散长周期波导光栅结构及其特性分析 |
| 3.3 二次钛扩散长周期波导光栅的仿真研究 |
| 3.4 二次钛扩散长周期波导光栅的实验探究 |
| 3.4.1 二次钛扩散长周期波导光栅的制备 |
| 3.4.2 二次钛扩散长周期波导光栅的光谱测量 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 一次性制备长周期波导光栅的理论分析及实验探究 |
| 4.1 一次性制备长周期波导光栅结构及其特性分析 |
| 4.2 一次性制备长周期波导光栅的仿真研究 |
| 4.3 一次性制备长周期波导光栅的实验探究 |
| 4.3.1 质子交换原理 |
| 4.3.2 退火原理 |
| 4.3.3 一次性制备长周期波导光栅的实验流程 |
| 4.3.4 一次性制备长周期波导光栅掩膜板的设计与制作 |
| 4.3.5 一次性制备长周期波导光栅的制作与光谱测量 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 一次性制备高阶可调谐Bragg波导光栅的理论分析及实验探究 |
| 5.1 一次性制备高阶Bragg波导光栅结构及其特性分析 |
| 5.2 一次性制备高阶Bragg波导光栅的仿真研究 |
| 5.3 电光可调谐高阶Bragg波导光栅的特性研究 |
| 5.3.1 铌酸锂晶体的电光效应 |
| 5.3.2 电光调谐高阶Bragg波导光栅的理论分析 |
| 5.3.3 电光调谐高阶Bragg波导光栅的仿真研究 |
| 5.4 一次性制备高阶Bragg波导光栅的实验探究 |
| 5.4.1 一次性制备高阶Bragg波导光栅掩膜板的设计与制作 |
| 5.4.2 一次性制备高阶Bragg波导光栅的制作与光谱测量 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 工作总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 前景展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）热光长周期波导光栅辅助的非对称Y分支模式开关研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 缩略词表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 少模光纤模分复用系统简介 |
| 1.3 模分复用技术的研究现状 |
| 1.3.1 空间光路型模分复用 |
| 1.3.2 光纤型模分复用 |
| 1.3.3 平面光波导型模分复用 |
| 1.4 本文主要贡献与创新 |
| 1.5 本文主要内容 |
| 第二章 器件的工作原理 |
| 2.1 光波导简介 |
| 2.2 光波导模式及其分析方法 |
| 2.2.1 光波导模式简介 |
| 2.2.2 条形波导模式分析 |
| 2.2.3 模式的正交性 |
| 2.3 长周期光栅的耦合模理论 |
| 2.4 聚合物材料的热光效应 |
| 2.5 非对称Y分支工作原理 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 器件的设计与仿真 |
| 3.1 器件设计思路 |
| 3.2 器件制作材料的选择 |
| 3.3 非对称Y分支波导设计与仿真 |
| 3.3.1 非对称Y分支波导截面参数设计 |
| 3.3.2 非对称Y分支波导整体结构设计 |
| 3.4 热光长周期波导光栅设计 |
| 3.4.1 长周期波导光栅参数分析 |
| 3.4.2 长周期波导光栅电极设计 |
| 3.5 器件整体结构与工作目标 |
| 3.6 器件的偏振相关性讨论 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 器件的制作 |
| 4.1 器件制作工艺简介 |
| 4.2 掩模板设计与制作 |
| 4.3 器件的制作 |
| 4.3.1 非对称Y分支波导的制作 |
| 4.3.2 热光长周期波导光栅电极的制作 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 器件的测试 |
| 5.1 器件测试平台简介 |
| 5.2 非对称Y分支波导性能测试 |
| 5.2.1 非对称Y分支近场输出测试 |
| 5.2.2 非对称Y分支光谱特性测试 |
| 5.3 热光长周期光栅模式转换器性能测试 |
| 5.3.1 热光长周期光栅模式转换器近场输出测试 |
| 5.3.2 热光长周期光栅模式转换器转换效率测试 |
| 5.4 热光模式开关性能测试 |
| 5.4.1 热光模式开关应用于模式复用 |
| 5.4.2 热光模式开关应用于模式解复用 |
| 5.5 本章小节 |
| 第六章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 硕士研究生期间取得的研究成果 |
四、长周期平板波导光栅的理论研究（论文参考文献）
- [1]金属包层定义型聚合物波导光栅光子器件的研究[D]. 王继厚. 吉林大学, 2020(08)
- [2]聚合物光波导模式转换器和开关的研究[D]. 王文. 电子科技大学, 2020(01)
- [3]侧壁长周期光栅辅助的可调谐铌酸锂波导定向耦合器研究[D]. 周茂惠. 电子科技大学, 2020(07)
- [4]可调谐铌酸锂波导高阶布拉格光栅研究[D]. 兰涛明. 电子科技大学, 2020(07)
- [5]基于级联聚合物长周期波导光栅的可调谐滤波器[D]. 曹瑞. 电子科技大学, 2020(08)
- [6]平面光波导模分复用器研究[D]. 赵伟科. 电子科技大学, 2019(04)
- [7]基于嵌入式超构单元的波导模式转换[D]. 张亚琦. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [8]基于锥形聚合物波导的热感应长周期光栅模式转换器研究[D]. 吴波. 电子科技大学, 2019(12)
- [9]基于光刻的长周期及高阶Bragg波导光栅的研究[D]. 王钊. 天津理工大学, 2017(10)
- [10]热光长周期波导光栅辅助的非对称Y分支模式开关研究[D]. 冯敬. 电子科技大学, 2017(02)