一、毫秒有机聚合物薄膜全光开关（论文文献综述）
王田瑞[1]（2020）在《大规模硅基光交换芯片的仿真研究》文中提出进入21世纪后,人们对使用的物品追求小型、快速、方便、低廉的愿望更加强烈,“全光网络”这一名词也因此诞生。目前在光信号的传输过程中,一定会有电信号转换为光信号再转换为电信号这一过程,这一转换必然大大的影响了光信号传输的速率。光开关作为信号转换这一环节在全光网络中举足轻重,因为它就像我们生活中的“交通枢纽”,倘若没有它的存在,整个全光网络都将是瘫痪的。因此,对光开关的研究已经愈发深入。随着大数据的时代降临,小规模的光开关矩阵已经无法满足大规模的信息交换量,而且目前制作光开关矩阵的成本太高,并且加工周期长,这些因素都很大的程度上影响了光开关的发展,所以光开关矩阵的仿真设计十分关键。本论文通过对光开关单元的优化仿真,并研究光开关的温度特性,再将优化后的光开关单元进行大规模硅基光交换芯片的仿真。本论文主要的研究内容有以下四点:（1）研究并优化了马赫曾德尔型（Mach-Zehnder Interferomete,MZI）光开关单元。通过光波导设计软件模拟优化MZI型光开关单元并仿真出光场分布图,并得出偏振相关损耗为0.0023d B。同时探究两种SOI材料的环形谐振器（Micro Ring Resonator,MRR）,即单总线耦合环形谐振器（Single bus coupling Ring Resonator,SBCRR）以及双总线耦合环形谐振器（Dual bus coupling Ring Resonator,DBCCRR）的半高灵敏度,通过对比分析得出SBCRR作为谐振器的性能更佳。（2）通过数值计算,分析温度的变化对MZI型光开关以及MRR型光开关性能的影响,分别得出光开关的电阻随温度的变化曲线、热控电压随温度的关系变化曲线,进而分析两种光开关单元的温度特性。对于MZI型光开关,温度每变化1℃,调节的热控电压大约为15m V;对于MRR型光开关,温度每变化1℃,调节的热控电压大约为26.5m V。（3）完成六种常见的光开关网络阵列结构的比较,对它们的光开关单元数目、插入损耗以及串扰三种特性进行对比分析它们的优缺点及其适用性。（4）使用Optisystem光仿真软件对马赫曾德尔型光开关进行大规模的仿真。使用Si O2材料对Banyan以及Crossbar两种网络拓扑结构进行8×8大规模硅基光交换芯片以及16×16大规模硅基光光交换芯片的仿真,得出其输出光谱图。通过对比分析,得出16×16大规模光交换芯片二氧化硅材料的Banyan网络矩阵的性能更加优秀。
杨运达[2]（2019）在《基于绝热耦合器型热光开关的设计和制备》文中研究指明随着互联网技术的飞速发展,人们对通信需求的激增给光通信带来了新的发展机遇。光开关作为全光网络中的基本单元,其性能直接影响着光网络系统。设计与制备高性能光开关一直是人们的研究重点。近几年,有机聚合物材料凭借其较大的热光系数、易于制备、价格低廉等优点,成为了研究较为广泛的光开关波导材料之一。对于2×2 MZI热光开关,其常用的定向耦合器与多模干涉耦合器,通常具有较大的波长相关性且工艺容差较小,直接影响了热光开关的工作性能。本文的目的就是要研制出波长无关的高性能MZI型热光开关,选用有机聚合物作为波导材料,设计并成功制备基于绝热耦合器型的2×2 MZI聚合物热光开关。本文首先利用光波导理论对三层平板波导、矩形波导、脊形波导进行模式分析,并阐述基于绝热耦合器型的2×2 MZI热光开关工作原理,以此为热光开关器件设计提供理论指导与支持。然后利用有效折射率法通过数值计算得到聚合物单模波导尺寸。利用光束传播算法,完成聚合物3-dB绝热耦合器以及基于绝热耦合器型的2×2 MZI聚合物热光开关的设计。模拟结果显示,设计的热光开关功耗为5.2 mW,串扰为-36 dB,插入损耗为0.5 dB,开关上升与下降时间分别为350μs和580μs,同时波长范围在1500-1600 nm内串扰低于-25 dB。实验上,我们首先绘制了热光开关器件及其对应电极的掩膜版,通过精准控制制备过程中的旋涂、光刻、刻蚀、切割等步骤的实验参数,最终成功制备了基于绝热耦合器型的2×2 MZI聚合物热光开关。测试结果显示,光开关功耗为6.72 mW,串扰为-28.1dB,插入损耗为12.7 dB,开关上升与下降时间分别为340μs和660μs,波长范围在1511-1600 nm内串扰低于-20 dB。实验测试结果与仿真模拟值相符合。这种基于绝热耦合器型的2×2 MZI型聚合物热光开关同时具备低功耗、低串扰,且具有较好的波长无关性。
董高能[3]（2019）在《硅基光子晶体微腔的高性能光开关研究》文中进行了进一步梳理随着全球数据流量的“爆炸式”增长,对目前光通信网络节点的处理能力也提出了更高的要求。传统的基于电信号处理的方式由于需要频繁的光/电和电/光转换而消耗大量的能量,并且存在转换效率较低和速率受限的问题。全光信号处理技术因直接在光域上进行信号处理而能够避免上述转换过程,成为解决以上问题的首选。光开关作为全光信号处理技术的基本单元,在光通信网络节点的信息处理上具有重要应用价值。此外,光开关还是实现光子计算机和量子计算机的基石,它的性能往往决定了整个系统性能的上限。因此,实现具有高速率、低功耗、高对比度、小尺寸等特性的高性能光开关至关重要。根据开关功能的不同,光开关可以分为时域全光开关和空域光开关两大类,前者是对光在时域上的“通/断”状态进行控制,控制信号是光,一般需要基于非线性效应才能实现;后者是对光在空间上的传输路径进行切换,其控制信号既可以是光,也可以是电、热、声、磁、机械等,但目前最常用的是基于电、热和机械。这两类光开关在性能要求上基本一致,不同的是前者对开关速率有更高的要求,通常要求开关时间在纳秒以下,而后者主要侧重于对光信号在不同路径之间的快速切换。目前,能够实现这两类光开关的平台有许多,例如,二氧化硅、磷化铟、硅,而硅基光子集成平台由于具有与CMOS工艺兼容、尺寸小、损耗低等优势成为实现集成光开关的首选。在众多硅基光子集成器件中,硅基光子晶体微腔由于具有品质因子高和模式体积小的优异特性,成为实现高性能光开关的最佳选择之一。本论文中,我们主要围绕如何利用硅基光子晶体微腔来实现具有高速率、低功耗、高对比度、小尺寸等特性的高性能光开关,具体研究成果概括如下:（1）总结了硅基光子晶体微腔中的非线性效应,并推导了腔与波导耦合系统的传递函数,建立了可用于描述硅基光子晶体微腔的开关动态特性的非线性时域耦合模理论模型,此外,还详细介绍了硅基一维、二维光子晶体微腔的制作工艺流程和测试方法,为实现硅基光子晶体微腔的高性能光开关奠定了理论和实验基础。（2）设计并制作了基于硅光子晶体微腔的多通道全光开关,利用微腔中的自由载流子效应实现了2.5G/s的信号提取和信号阻断的功能,提出了利用蓝移失谐滤波技术来改善器件的开关动态特性的方法,并从理论和实验上都验证了该方法的可行性,利用此方法将信号处理速率提升到了10Gb/s。（3）在工作（2）的基础上,为了进一步提升全光开关的性能,设计并制作了一种基于Fano谐振的全光开关,相比于基于洛伦兹谐振的全光开关,其具有更低的开关功耗、更高的开关对比度和更高的开关速率。（4）针对工作（2）和（3）中的开关速率仍受限于硅中自由载流子寿命的问题,提出了一种利用高非线性聚合物材料中的克尔效应来实现高速率全光开关的方案,仿真结果显示,该方案实现了高速率（40Gb/s）、低功耗（83fJ/bit）、高对比度（18dB）和小尺寸（15μm）的硅基集成全光开关。（5）提出了一种利用硅基级联光子晶体L3腔来增强四波混频效应的方案,理论仿真发现相邻模式之间的频率间隔不相同,这不利于提高四波混频转换效率,但通过调节中间腔的结构使其初始谐振频率产生预失谐,实现了频率间隔几乎相同的三腔耦合系统,最后利用优化后的器件在实验上实现了转换效率为-37dB的四波混频效应。（6）提出了一种基于石墨烯热电极的高性能光子晶体热光开关,通过采用基于悬空-脊波导的结构设计和Fano传输线型来减短开关时间,仿真结果显示,该方案可实现139ns/178ns的开关上升/下降时间、3nm/mW的调谐效率、17dB的开关对比度,并且整个器件也非常紧凑。
刘毓森[4]（2018）在《小型化聚合物热光开关及开关阵列的设计与实现》文中研究说明光开关及光开关阵列作为光通讯系统的重要组成部分,具有通断和切断光路的功能,起着保护光路,波长选择及路由选择的作用,并被广泛地应用于光波分复用（WDM）和光交叉连接器（OXC）中。而有机聚合物材料因其较高的热光系数、低廉的制作成本、光波导加工工艺简单等优点,成为制备光波导器件的理想材料之一,具有广阔的应用前景。随着信息化的快速发展,基于光子的光通信行业也迎来了新的发展要求,光通信器件逐渐向着小型化、低功耗、高速度等方向发展,常见有机聚合物材料所形成的光通信器件,其功耗相对较低,但尺寸较大。本文通过使用折射率差较大的聚合物材料,合理设计器件的结构,能有效降低器件的尺寸,形成低功耗结构紧凑型的聚合物热光开关。本文首先分析了介质平板波导理论,研究了MMI耦合器的工作原理以及材料的热光效应。基于这些理论分析,本文选用了树脂类聚合物材料中折射率差较大的LFR372和ZPU46分别作为波导包层和芯层材料,设计了小尺寸低功耗的2×2MMI-MZI聚合物热光开关。模拟结果显示,光开关器件的功耗仅为7.6mW,串扰为-30dB,开关速度在亚毫秒量级。利用旋转涂覆法、紫外固化工艺、真空镀铝、光刻、反应离子刻蚀（RIE）、套刻电极、切割、研磨抛光等传统微电子加工工艺,成功制备了聚合物波导光开关器件。之后利用六维对准平台对其动态特性和静态特性分别进行测试,测试结果表明,利用聚合物较大的热光系数以及所选取的较大的折射率差,不但能得到低功耗光开关,还能大大减小器件的尺寸,2×2开关的有效尺寸仅为1.76mm×0.127mm。实验测得的2×2MMIMZI热光开关的功耗为8.8mW,串扰为-24.0dB,开关时间为820μs,实验制备得到的光开关与模拟得到的结果相符合。最后利用该2×2MMI-MZI热光开关结构设计并制备了小尺寸的4×4光开关阵列。该开关阵列的有效长度仅为4.77mm。通过微加工工艺成功制备了4×4聚合物光开关阵列。通过测试,开关阵列的最大功耗为26.6mW,串扰为-11.4dB,能基本实现4×4的开关阵列功能。
刘丹丹[5]（2018）在《定向耦合器型热光开关的设计》文中指出随着人们信息交流量的巨增,对传送网络的速度、容量、可靠性等要求越来越高,因此光开关等光网络器件便受到了广泛关注。论文首先介绍了光开关的研究意义,列举了光开关的分类,介绍了光开关的研究进展及发展现状。以麦克斯韦方程组为依据,建立了热光开关的热学模型,结合聚合物材料的优势,选择出了适合的聚合物材料,根据材料特性给出了热光开关的设计过程,并设计模拟了低功耗、低串扰的定向耦合器型热光开关。论文在简述了紫外固化胶（Norland Optical Adhesive,NOA）和聚合物材料氟化环丁烯（PFCB）的基础上,设计了聚合物条形波导定向耦合器型热光开关。利用它们优良的材料特性及光学性能构建光波导结构,通过热光效应,光束传播法等原理进行计算模拟。首先对热光开关结构尺寸进行优化,找出最佳电极位置及尺寸。然后分析了各种结构参数对开关性能的影响。再优化设计弯曲波导并得到合适的Cos-Bend型弯曲波导,当Cos-Bend型弯曲波导分支间距为350μm,直波导长1490μm时符合设计要求;此时弯曲波导长度为2100μm,热光开关的总长度为5870μm。随后对构建的热光开关进行整体性能优化,得出热光开关的最佳结构参数范围,当开关处于室温时,具有-51.6dB的超低串扰;当开关的工作温度为7K时,开关电极的消耗功率为0.743mW,开关时间为0.428ms,串扰为-17.41dB,结果表明所设计的热光开关达到低功耗低串扰的要求。
顾凯[6]（2017）在《基于聚合物光开关及延时线的研制》文中认为近年来,受制于孔径效应和窄带宽的传统相控阵天线已无法满足人们与日俱增的性能要求。而随着光电子技术的发展,具备大瞬时带宽、无孔径效应、低损耗、小尺寸和抗电磁干扰等优点的光相控阵天线倍受科研人员的关注。光相控阵天线的核心技术是光真延时技术;而作为光真延时技术的核心器件,光开关及光延迟线是研究的重中之重。与传统的光开关与光延迟线相比,基于聚合物波导的光开关和延迟线因易于控制、工艺容差大、尺寸小和易于单片集成等优点,成为近年来的研究热点。此外,随着信息时代所带来的数据爆发式增长,传统的网络已无法满足人类的数据需求,构建全光网络势在必行。作为全光网络的核心设备:光分插复用器和光交叉互联的基本单元,光开关在全光网络中也具有举足轻重的地位。本文的目的是要研制低功率、低串扰的聚合物全内反射型热光开关,并基于此热光开关研制相应的可调谐光波导延迟线。本文在分析平面波导理论、热光效应及全内反射型光开关工作原理等理论的基础上,首先设计了一种低功耗2×2全内反射数字型热光开关。模拟结果显示.:热光开关的功耗为42mW,串扰为-31 dB,开关速度为亚微秒级。然后通过旋涂、真空镀膜、接触曝光、反应离子刻蚀、切割研磨抛光等工艺,在实验室成功制备了所设计的光开关芯片,并利用六维对准平台此光开关进行测试,测试结果表明:2×2全内反射数字型热光开关具有较低的功耗为43.6mW;光开关的插入损耗为-10.2dB,串扰可达-34.3dB;光开关的开关时间为550μs,器件有效尺寸为:5mm×0.254mm;器件同时具有较好的波长无关和对驱动功率不敏感的特性。为进一步缩小器件的尺寸和功耗,本文又提出了以超低折射率聚合物LFR为上下包层,聚合物ZPU为芯层的高性能2×2全内反射数字型热光开关。模拟结果显示,光开关的有效尺寸减小为2.55 mm×0.127 mm;在实验室成功制备出小尺寸2×2全内反射数字型热光开关。测试得到热光开关的插入损耗减小为-6.2dB,开关功耗为40.3 mW,最佳串扰可达-33.6 dB。结果表明小尺寸的全内反射型热光开关在性能得到了一定的改善和提高。最后,本文设计并成功制备了基于此2×2全内反射数字型热光开关阵列的4-bit光波导延迟线。结果表明所设计延时线的延时精度在ps量级,最小延时量为66.4 ps,最大延时可达1000.3 ps;开关插入损耗为-18.2dB;较好的实现了预期研究目标。
林军[7]（2016）在《低功耗聚合物热光开关的设计与实现》文中提出随着人类对信息量的需求呈爆炸式增长,构建全光通信网络迫在眉睫。而光开关作为全光网络核心设备光分插复用器（OADM）和光交叉互联（OXC）的基本构成单元,在全光网络中有着极其重要的作用。由于聚合物具有热光系数高、制备工艺简单、成本低廉等优点,使得聚合物热光开关的研究备受关注。不过聚合物热光开关的性能还存在诸多不足,亟待提高,例如常见的马赫曾德干涉（MZI）结构、定向耦合（DC）结构以及环形腔结构的光开关等均对波长和驱动功率敏感,同时存在工艺容差小等问题。数字型聚合物热光开关能够解决这些问题,但仍存在功耗和串扰偏大等的问题。因此,本文的目的就是要研制低功耗、低串扰的聚合物热光开关。本文首先基于介质平板波导理论、热光效应及光开关工作原理等理论设计出了一种低功耗的1×2Y分支数字型聚合物热光开关。模拟结果显示,利用聚合物较大的热光系数及优化的结构参数设计,热光开关功耗仅为20.8mW。然后利用旋转涂覆、真空镀膜、接触曝光、反应离子刻蚀（RIE）、切割抛光等工艺,在实验上成功制备出了数字型聚合物热光开关芯片。测试结果表明,Y分支数字型聚合物热光开关功耗为56.2mW,插损为10.4dB,串扰为-19.3dB。得益于二氧化硅（SiO2）下包层较大的热导率及合理的波导尺寸设计,热光开关上升和下降时间分别为366μs和500μs,具有快速响应。器件同时具有较好的波长无关和对驱动功率不敏感的特性。测试结果初步验证了设计思想。为了进一步改善器件的功耗、插损和串扰特性,本文又提出了一种具有特殊Y分支波导与电极结构的1×2数字型聚合物热光开关。模拟结果显示,该结构不仅保持了低功耗的优势,还能获得-56dB的超低串扰。实验上通过增加预上包层,以及改进刻蚀工艺以获得更低的传输损耗。测试结果与模拟结果吻合得很好。热光开关功耗为31.7mW,串扰为-40.3dB,插损仅为4.7dB。热光开关上升和下降时间分别为342μs和318μs。实验结果表明,这种新型结构的Y分支数字型聚合物热光开关同时具备低功耗、低串扰、低插损、高速响应、对驱动精度要求不高以及波长不相关特性,为OXC、OADM等器件中的高性能大规模集成波导光开关阵列的研制奠定了良好的基础。
徐四六,李随源,刘晓花[8]（2012）在《光致异构有机聚合物光开关效应的研究》文中提出基于"角度烧孔"机制出发,建立光致异构的速率方程,获得信号光引起的折射率改变,进而产生有机聚合物光开关效应.采用MATLAB仿真折射率随光强的变化关系,结果显示:有背景光时,折射率改变可正可负,故能控制背景光来操纵全光开关的开启与关闭;无背景光时,折射率改变始终为负值,此时全光开关处于关闭状态.
薄斌,门克内木乐,杜娟,程明[9]（2012）在《有机光致变色材料及其在全光开关中的应用》文中提出全光开关作为全光网络的关键器件,一直是光通信领域的研究热点之一,综述了螺环体类、偶氮类、细菌视紫红质、二芳基乙烯类有机光致变色材料在全光开关中的应用研究。
郝召锋[10]（2010）在《材料的表面特性与有机材料的光学性质研究》文中研究指明利用飞秒激光、结合双光子光电能谱方法对Cu （111）和Cu（775）表面进行了探测；对激光作用于中心对称半导体表面时的面极化极化张量及体极化张量进行了分析；研究了掺杂乙基红（Ethyl Red）聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）薄膜在全光开关方面的应用。本论文研究的主要内容有：1、利用双光子光电能谱（two-photon photoemission （2PPE））方法在光子能量为3.4-5 eV的范围内,对Cu （111）及邻近Cu （111）晶面的Cu（775）晶面两个样品系统进行了研究。利用飞秒激光的激发时间与电子在镜像态上的存在寿命具有可比性,通过调节光子的能量来探测共振激发时电子的能谱曲线（EDC）。我们在Cu（775）面探测到了一个新的、之前研究中未被发现的中间电子态。2、我们利用角度分辨、可调谐的双光子光电能谱方法去描绘单晶铜的一个空闲体态,这个空闲体态是指位于真空能级下0-1 eV范围内、在L点附近的sp-能带。使用比较强的泵浦源,在实验中我们成功地观察到存在寿命较短的体态。在实验中所观测到的跃迁能量、以及该体态随光子能量（?）ω的分布与紧束缚带结构模型（Tight-Binding Band-Structure Model）的计算结果吻合较好。双光子跃迁的末态能量随激发光子能量（?）ω变化的比例系数为-1.64,不同于之前观测到的铜的n=1和n=2的二维分布的（2D）镜像态能量随激发光子能量（?）ω变化的情况,其比例系数分别为1和2。3、当激光入射到非线性介质时,在界面处的反射光中会产生二次谐波。我们利用m3m和432晶系中心对称晶体的对称特性,在横模激光和纵模激光泵浦非线性介质的情况下,对其（001）及（111）晶面的面极化率张量及体极化率张量的表现形式进行了计算。通过对计算结果的分析并比较这两个平面反射的二次谐波s偏振的各向异性分量的振幅,而把晶面（111）表面对反射二次谐波的贡献分析出来的可能性,这是在相关方面研究中首次对纵模激光场在非线性介质表面导致的极化率张量的分量情况进行的研究分析。4、测量了在氦镉激光（441.6 nm,CW）和半导体激光（532 nm, CW）照射下乙基红掺杂PMMA薄膜的吸收光谱,并且利用克拉默斯-克勒尼希关系（Kramers-Kronig relation,简称k-k变换）对532纳米激光激发样品时的折射率变化进行了模拟。研究了氦镉连续激光（He-Cd）和532纳米的半导体连续激光对乙基红掺杂PMMA薄膜的透射强度的双光束调制。研究表明,乙基红掺杂PMMA薄膜在全光开关方面有潜在的应用价值。5、以乙基红掺杂PMMA薄膜为样品,经斩波调制的半导体激光（532 nm,CW）作为控制光束并以线偏振氦氖激光（632.8nm,CW）作为探测光,测量了在不同功率和不同调制频率的控制光作用下聚合物薄膜样品的全光开关特性,分析了薄膜样品的掺杂浓度和溶剂对全光开关效应的影响。实验结果表明,在室温条件下,利用光功率为8毫瓦和周期为0.66毫秒的控制光,乙基红有机聚合物薄膜具有良好开关响应特性和40%以上的开关调制深度,最大的调制深度达72%；合适的掺杂浓度（2wt%-6wt%）的薄膜样品的开关特性较优,用偶极矩较大的溶剂制备的薄膜样品其全光开关效应较强,并给出了最佳调制深度与控制光功率及调制频率的关系。我们应用一种新的双激发光调制探测光的方法实现了对全光开关调制深度的进一步增大。由于光激发引起的分子取向重构过程的速度要比分子的热迟豫过程的速度快,所以透射光的衰减较快。由此我们可以获得响应时间较短的全光开关,使得全光开关的调制深度近似达到100%。并且,我们获得了高达2000：1的透射光的峰-谷值比率,这个特性对光存储及光显示方面的应用有重要的意义。
二、毫秒有机聚合物薄膜全光开关（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、毫秒有机聚合物薄膜全光开关（论文提纲范文）
（1）大规模硅基光交换芯片的仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 光开关的简介 |
| 1.3 光开关的性能参数 |
| 1.4 光开关的国内外研究现状 |
| 1.5 光开关的种类 |
| 1.6 论文的主要内容 |
| 第2章 光开关的基本原理及其优化 |
| 2.1 马赫曾德尔型光开关的基本原理 |
| 2.1.1 平板波导的波动方程 |
| 2.1.2 平板波导波动方程的TE导模 |
| 2.1.3 平板波导波动方程的TM导模 |
| 2.2 矩形介质波导的近似解析法 |
| 2.2.1 马卡梯里的近似解析法 |
| 2.2.2 有效折射率法 |
| 2.3 热相移原理 |
| 2.4 优化光开关单元 |
| 2.4.1 MZI光波导 |
| 2.4.2 SOI光波导 |
| 2.4.3 优化后的MZI结构 |
| 2.5 MRR光开关单元 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 温度对光开关性能的影响以及补偿 |
| 3.1 热控电压对MZI光交换芯片进行温度补偿作用 |
| 3.1.1 温度对MZI光交换芯片的影响 |
| 3.1.2 探究MZI光开关加热电阻的温度特性 |
| 3.2 探究温度对微环型光开关性能的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 大规模光开关的拓扑结构及仿真 |
| 4.1 硅基光开关的拓扑结构 |
| 4.2 网络拓扑结构的比较 |
| 4.3 对光开关网络结构的设计与仿真 |
| 4.4 大规模硅基光交换芯片的温度反馈控制 |
| 4.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（2）基于绝热耦合器型热光开关的设计和制备（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光开关的研究意义 |
| 1.2 光开关的分类 |
| 1.3 光开关波导材料的分类 |
| 1.4 3-dB绝热耦合器的研究进展 |
| 1.5 本论文的主要工作 |
| 第二章 基于绝热耦合器型MZI热光开关的理论基础 |
| 2.1 波导的电磁理论 |
| 2.2 波导的模式分析 |
| 2.2.1 三层平板波导 |
| 2.2.2 矩形波导 |
| 2.2.3 脊形波导 |
| 2.3 热光效应 |
| 2.4 基于绝热耦合器型MZI热光开关工作原理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于绝热耦合器型MZI聚合物热光开关的仿真设计 |
| 3.1 热光开关材料的选取及特性 |
| 3.2 聚合物单模波导的设计 |
| 3.3 聚合物3-dB绝热耦合器的设计与仿真 |
| 3.4 基于绝热耦合器型MZI聚合物热光开关的设计与仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于绝热耦合器型MZI聚合物热光开关的制备 |
| 4.1 制备工艺流程及设备 |
| 4.1.1 制备工艺流程简述 |
| 4.1.2 实验设备简介 |
| 4.2 掩膜版的设计 |
| 4.3 实验制备过程 |
| 4.3.1 基片清洗 |
| 4.3.2 旋转涂覆粘附剂 |
| 4.3.3 旋转涂覆下包层 |
| 4.3.4 旋转涂覆芯层 |
| 4.3.5 真空镀铝 |
| 4.3.6 光刻 |
| 4.3.7 反应离子刻蚀 |
| 4.3.8 制备电极 |
| 4.3.9 切割与端面处理 |
| 4.3.10 粘电极 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于绝热耦合器型MZI聚合物热光开关的测试 |
| 5.1 热光开关主要性能参数 |
| 5.2 热光开关测试平台简介 |
| 5.2.1 静态特性测试平台 |
| 5.2.2 动态特性测试平台 |
| 5.3 基于绝热耦合器型MZI聚合物热光开关的测试 |
| 5.3.1 直波导的测试 |
| 5.3.2 热光开关的测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结和展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（3）硅基光子晶体微腔的高性能光开关研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 光开关的研究意义 |
| 1.2 硅基集成光开关的发展概述 |
| 1.3 光子晶体微腔的研究现状 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 2 光子晶体微腔的基本理论、制作及测试 |
| 2.1 光子晶体微腔的数值计算方法 |
| 2.2 光子晶体微腔的主要性能指标 |
| 2.3 硅基光子晶体微腔中的非线性效应及其在光开关中的应用 |
| 2.4 硅基光子晶体微腔的制作与测试 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于自由载流子效应的光子晶体全光开关 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于一维光子晶体微腔的多通道全光开关 |
| 3.3 基于一维光子晶体微腔的Fano全光开关 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于克尔效应的超快光子晶体全光开关 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于硅/聚合物的混合狭缝光子晶体全光开关 |
| 4.3 硅基级联光子晶体L3 腔中的四波混频效应 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于石墨烯热电极的高性能光子晶体热光开关 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 工作原理 |
| 5.3 器件设计 |
| 5.4 器件制备 |
| 5.5 分析与讨论 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表论文目录 |
| 附录2 英文缩写简表 |
（4）小型化聚合物热光开关及开关阵列的设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光开关及光开光阵列的研究背景及意义 |
| 1.2 光开关的种类 |
| 1.3 有机聚合物热光开关简介 |
| 1.4 有机聚合物热光开关及开关阵列的研究进展 |
| 1.5 本论文的主要内容 |
| 第二章 平面介质光波导理论与MMI耦合器基本原理 |
| 2.1 平面光波导射线理论 |
| 2.2 平面光波导磁场理论分析 |
| 2.2.1 波导中TE模的传输特性 |
| 2.2.2 波导中TM模的传输特性 |
| 2.3 矩形波导的有效折射率法 |
| 2.4 多模干涉耦合器型热光开关原理分析 |
| 2.4.1 热光效应 |
| 2.4.2 多模耦合器工作原理 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 低功耗高集成度的MMI-MZI热光开关的设计 |
| 3.1 相关材料的选取 |
| 3.1.1 ZPU和LFR材料及其参数 |
| 3.1.2 铝电极 |
| 3.2 单模传输条件以及波导尺寸的确定 |
| 3.3 2×2MMI-MZI聚合物热光开关的结构设计 |
| 3.3.1 3dB多模干涉耦合器的尺寸设计 |
| 3.3.2 MMI-MZI的MZI结构的设计 |
| 3.4 2×2MMI-MZI聚合物热光开关的性能模拟 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 MMI-MZI热光开关的制备和测试 |
| 4.1 聚合物热光开光制备流程及相关设备简介 |
| 4.1.1 聚合物光波导器件的制备流程 |
| 4.1.2 工艺流程中相关设备简介 |
| 4.2 2×2MMI-MZI聚合物热光开关的制备 |
| 4.3 光开关的参数 |
| 4.4 2×2MMI-MZI型热光开关的测试 |
| 4.4.1 热光开关的静态工作特性测试 |
| 4.4.2 热光开关的动态工作特性测试 |
| 4.5 2×2MMI-MZI型热光开关的测试结果及分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于MMI-MZI的4×4开关阵列的设计与制备 |
| 5.1 4×4开关阵列的结构及设计 |
| 5.2 4×4开关阵列制备 |
| 5.3 4×4开关阵列的测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结和展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（5）定向耦合器型热光开关的设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光开关的作用 |
| 1.2 光开关的分类 |
| 1.2.1 电控光开关 |
| 1.2.2 其它类型光开关 |
| 1.3 热光光开关的研究进展 |
| 第二章 热光开关的理论分析 |
| 2.1 耦合模式理论 |
| 2.1.1 条形光波导的耦合理论 |
| 2.2 光波导的计算方法 |
| 2.2.1 有效折射率法 |
| 2.2.2 光束传播法 |
| 2.3 热光效应 |
| 2.4 热电极的热场分析 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 热光开关的平面结构设计 |
| 3.1 热光开关平面结构组成 |
| 3.2 热光开关材料的选择 |
| 3.2.1 热光开关加热电极的选择 |
| 3.3 热光开关单模尺寸的选择 |
| 3.3.1 定向耦合器的耦合模拟 |
| 3.4 电极位置的优化 |
| 3.5 波导间距和耦合长度的关系 |
| 3.6 弯曲波导的选择 |
| 3.6.1 Sin_Bend型弯曲波导的计算 |
| 3.6.2 Cos_Bend型弯曲波导的计算 |
| 3.6.3 S_Bend型弯曲波导的计算 |
| 3.7 小结 |
| 第四章 热光开关工作的温度 |
| 4.1 热光开关的热学模型 |
| 4.2 热光开关工作温度的选择 |
| 4.2.1 热光开关处于交叉态时 |
| 4.2.2 热光开关处于直通态时 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 热光开关的优化 |
| 5.1 金属电极宽度的优化 |
| 5.2 具有空气槽的热光开关 |
| 5.3 优化后的热光开关参数 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）基于聚合物光开关及延时线的研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光开关及光延迟线的研究背景及意义 |
| 1.2 有机聚合物材料的优势 |
| 1.3 有机聚合物波导光开关的研究进展 |
| 1.4 有机聚合物波导延迟线的研究进展 |
| 1.5 本论文主要工作 |
| 第二章 低功耗聚合物全内反射型数字热光开关的设计 |
| 2.1 光波导理论 |
| 2.1.1 平板光波导的线光学模型 |
| 2.1.2 平面波导的电磁场分析 |
| 2.2 矩形波导的有效折射率分析 |
| 2.3 全内反射型热光开关工作原理 |
| 2.3.1 全内反射原理分析 |
| 2.3.2 热光效应 |
| 2.4 2×2全内反射数字型热光开关的结构设计 |
| 2.4.1 光开关主要性能参数 |
| 2.4.2 材料选择 |
| 2.4.3 矩形波导单模传输条件 |
| 2.4.4 全内反射数字型热光开关结构和尺寸设定 |
| 2.5 2×2全内反射数字型热光开关的性能摸拟 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 2×2全内反射数字型热光开关的制备与测试 |
| 3.1 聚合物热光开关制备工艺和设备简介 |
| 3.2 2×2全内反射数字型热光开关制备实验 |
| 3.3 2×2全内反射数字型热光开关测试与结果分析 |
| 3.3.1 热光开关测试方法 |
| 3.3.2 实验结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 小尺寸2×2全内反射数字型热光开关的研制 |
| 4.1 小尺寸2×2全内反射数字型热光开关的结构设计 |
| 4.2 小尺寸2×2全内反射数字型热光开关模拟 |
| 4.3 小尺寸2×2全内反射数字型热光开关制备实验 |
| 4.4 小尺寸2×2全内反射数字型热光开关测试与结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于TIR型光开关的4-bit延时线的研制 |
| 5.1 波导延时线工作原理 |
| 5.2 光波导延时线的设计 |
| 5.3 延时线制备 |
| 5.4 延时线的测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
（7）低功耗聚合物热光开关的设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光开关研究背景 |
| 1.2 光开关的分类 |
| 1.2.1 机械型光开关 |
| 1.2.2 波导型光开关 |
| 1.2.3 其他类型光开关 |
| 1.3 光开关波导材料与加工工艺 |
| 1.3.1 常见光开关波导材料 |
| 1.3.2 有机聚合物波导加工工艺 |
| 1.4 有机聚合物波导热光开关的研究进展 |
| 1.5 本文主要工作内容 |
| 第二章 光波导理论与热光开关原理分析 |
| 2.1 介质平板波导 |
| 2.1.1 平板光波导的线光学模型 |
| 2.1.2 平板波导的电磁场分析 |
| 2.2 矩形波导的有效折射率法分析 |
| 2.3 热光开关的原理分析 |
| 2.3.1 热光效应 |
| 2.3.2 Y分支数字型光开关(DOS)的基本原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 低功耗数字型聚合物热光开关的设计 |
| 3.1 相关材料的选取 |
| 3.1.1 ZPU芯层和上包层材料及其参数 |
| 3.1.2 SiO_2下包层 |
| 3.1.3 Al电极 |
| 3.2 矩形波导单模传输条件与尺寸的确定 |
| 3.3 1×2 Y分支数字型聚合物热光开关的结构设计 |
| 3.4 热光开关的性能模拟 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 低功耗数字型聚合物热光开关的制备与测试 |
| 4.1 制备工艺流程和相关设备简介 |
| 4.1.1 制备工艺流程的确定 |
| 4.1.2 相关设备简介 |
| 4.2 实验制备过程 |
| 4.3 光开关性能参数 |
| 4.4 热光开关测试方法 |
| 4.4.1 静态工作特性的测试 |
| 4.4.2 动态工作特性的测试 |
| 4.5 低功耗数字型聚合物热光开关测试结果与分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 高性能数字型聚合物热光开关的设计与制备 |
| 5.1 1×2特殊Y分支波导与电极结构的设计 |
| 5.2 热光开关的性能模拟 |
| 5.3 制备工艺的改进 |
| 5.4 高性能数字型聚合物热光开关测试结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（9）有机光致变色材料及其在全光开关中的应用（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 光致变色现象 |
| 2 有机光致变色材料全光开关的原理 |
| 3 基于有机光致变色材料的全光开关 |
| 3.1 螺环体类化合物 |
| 3.2 偶氮类 |
| 3.3 细菌视紫红质 |
| 3.4 二芳基乙烯类 |
| 4 结束语 |
（10）材料的表面特性与有机材料的光学性质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 第一节 双光子光电能谱及镜像态的研究进展 |
| 1.1.1 光电子能谱和镜像态概述 |
| 1.1.2 双光子光电能谱及镜像态 |
| 1.1.2.1 双光子光电能谱 |
| 1.1.2.1.1 光电子能谱简介 |
| 1.1.2.1.2 双光子光电能谱 |
| 1.1.2.1.3 双光子光电能谱实验的实验装置 |
| 1.1.2.2 镜像态研究 |
| 1.1.2.2.1 镜像态简介 |
| 1.1.2.2.2 镜像态的特征参量 |
| 第二节 表面二次谐波的研究概况 |
| 1.2.1 表面二次谐波的研究背景 |
| 1.2.2 表面二次谐波的研究意义及现状 |
| 1.2.2.1 表面二次谐波用作表面探测 |
| 1.2.2.2 表面二次谐波用作探测表面吸附的厚度及取向 |
| 1.2.2.3 表面二次谐波用作探测表面吸附分子或原子的表面结构 |
| 1.2.2.4 表面二次谐波用作探究表面对反射的贡献 |
| 第三节 有机材料光学性质的研究进展 |
| 1.3.1 有机光色材料研究的发展及现状 |
| 1.3.2 偶氮类有机材料的研究 |
| 1.3.2.1 偶氮的能级结构和光异构现象 |
| 1.3.2.2 偶氮高分子聚合物的研究进展 |
| 1.3.2.3 偶氮材料用于可擦重写光盘存储 |
| 1.3.2.4 偶氮材料在全光开关方面的应用 |
| 第四节 本文的主要研究内容 |
| 第二章 利用可调谐飞秒激光系统对非平衡态进行描绘 |
| 第一节 引言 |
| 第二节 实验样品及实验装置 |
| 2.2.1 样品Cu(111)及Cu(775)的制备 |
| 2.2.2 双光子光电能谱方法探测样品表面电子态的实验装置 |
| 2.2.3 双光子光电效应中电子的跃迁通道分析 |
| 第三节 双光子光电能谱方法探测样品表面电子态的实验结果 |
| 2.3.1 理论分析 |
| 2.3.2 电子态描绘的实验结果 |
| 第四节 本章小结 |
| 第三章 利用双光子光电能谱方法描绘真空能级下的非平衡空闲体态 |
| 第一节 引言 |
| 3.1.1 角度分辨光电子能谱方法的发展概况 |
| 3.1.2 角度分辨光电子能谱方法探测三维体电子态的可能性分析 |
| 第二节 双光子光电能谱方法探测三维体电子态的实验准备 |
| 第三节 双光子光电能谱方法探测三维体电子态的实验结果分析 |
| 3.3.1 三维光电能谱特性分析 |
| 3.3.2 2PPE跃迁通道及逸出电子动能随光子能量(?)ω的变化关系 |
| 3.3.3 光电能谱信号最大值的物理本质分析 |
| 第四节 光电能谱实验结果的的理论分析 |
| 3.4.1 sp能带间跃迁的理论分析 |
| 3.4.2 末态动能KE与激发光子能量(?)ω间比例系数的理论分析 |
| 第五节 本章小结 |
| 第四章 中心对称半导体表面的面极化率张量及体极化率张量分析 |
| 第一节 引言 |
| 第二节 晶系m3m和432中反射产生的各向异性二次谐波产生的理论分析 |
| 4.2.1 横模激光泵浦非线性介质时二阶极化率张量分析 |
| 4.2.2 纵模激光泵浦非线性介质时二阶极化率张量分析 |
| 第三节 计算结果的讨论 |
| 4.3.1 横模激光泵浦非线性介质 |
| 4.3.2 纵模激光泵浦非线性介质 |
| 4.3.3 横模和纵模激光泵浦材料时所得二次极化率张量的比较 |
| 第四节 在实验中分离出表面对反射二次谐波贡献的理论分析 |
| 第五节 本章小结 |
| 第五章 乙基红的光激发吸收光谱以及双光束调制光透射特性研究 |
| 第一节 引言 |
| 第二节 乙基红样品的吸收谱 |
| 5.2.1 乙基红的分子结构及样品制备 |
| 5.2.2 没有光激发时乙基红样品的吸收谱 |
| 5.2.3 光激发时乙基红样品的吸收谱 |
| 第三节 模拟计算样品中光致折射率变系数的变化 |
| 5.3.1 k-k变换简介 |
| 5.3.2 利用吸收谱的变化及k-k变换计算样品折射率的变化 |
| 第四节 双光束的透射强度的相互调制 |
| 5.4.1 双光束相互调制的实验装置 |
| 5.4.2 激光照射乙基红样品时的透射光强 |
| 5.4.3 双光束相互调制及结果分析 |
| 第五节 本章小结 |
| 第六章 乙基红掺杂聚合物薄膜全光开光特性的研究 |
| 第一节 引言 |
| 第二节 乙基红掺杂PMMA薄膜样品制备 |
| 第三节 乙基红样品全光开关调制深度的实验研究 |
| 6.3.1 实验装置 |
| 6.3.2 实验结果及讨论 |
| 第四节 双光束激发的乙基红样品全光开关调制深度研究 |
| 6.4.1 实验装置 |
| 6.4.2 双光激发的理论分析 |
| 6.4.3 实验结果 |
| 第五节 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 第一节 总结 |
| 第二节 展望 |
| 7.2.1 双光子光电能谱方法探测固体表面 |
| 7.2.2 光子作用下的表面非线性光学性质 |
| 7.2.3 基于非线性光学材料的全光器件研究 |
| 第三节 本章小结 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
四、毫秒有机聚合物薄膜全光开关（论文参考文献）
- [1]大规模硅基光交换芯片的仿真研究[D]. 王田瑞. 长春理工大学, 2020(01)
- [2]基于绝热耦合器型热光开关的设计和制备[D]. 杨运达. 东南大学, 2019(06)
- [3]硅基光子晶体微腔的高性能光开关研究[D]. 董高能. 华中科技大学, 2019
- [4]小型化聚合物热光开关及开关阵列的设计与实现[D]. 刘毓森. 东南大学, 2018(05)
- [5]定向耦合器型热光开关的设计[D]. 刘丹丹. 云南大学, 2018(01)
- [6]基于聚合物光开关及延时线的研制[D]. 顾凯. 东南大学, 2017(04)
- [7]低功耗聚合物热光开关的设计与实现[D]. 林军. 东南大学, 2016(03)
- [8]光致异构有机聚合物光开关效应的研究[J]. 徐四六,李随源,刘晓花. 湖北科技学院学报, 2012(12)
- [9]有机光致变色材料及其在全光开关中的应用[J]. 薄斌,门克内木乐,杜娟,程明. 光通信技术, 2012(04)
- [10]材料的表面特性与有机材料的光学性质研究[D]. 郝召锋. 南开大学, 2010(07)