一、聚合物热光相移器件的研究及其应用（论文文献综述）
许弘楠[1]（2021）在《面向多维复用的硅基亚波长结构集成光子器件研究》文中研究说明伴随着微电子技术的快速发展与数据处理需求的爆发性增长,芯片互联与数据中心通信正面临着日益严重的传输带宽瓶颈。基于多维复用的新型光互联技术则通过结合波长、偏振、模式等多个维度,提供了一种可行的解决方案。硅基集成光子器件凭借其紧凑的器件尺寸、极低的工作能耗与成熟的加工工艺,被广泛视作构建基于多维复用光互联系统的最佳平台之一。近年来,包括亚波长光栅、超材料、超光栅在内的硅基亚波长结构逐渐兴起,并被应用于波长、偏振、模式等光子特性的精确调控。本文涉及的主要工作是,通过结合硅基亚波长结构与硅基集成光子学,实现一系列具有低损耗、低串扰、大带宽,并可用于片上、片间及空间多维复用的硅基集成光子器件。我们首先讨论了在硅基集成光子器件的仿真、加工与测试方法,并在此基础上,依次对偏振维度、模式维度、波长维度调控以及空间多维光通信中涉及的几类关键器件进行研究。针对偏振维度调控,我们利用硅基亚波长光栅的各向异性与色散特性,提出三类高性能偏振调控器件,即硅基偏振分束器、硅基起偏器与硅基偏振旋转器。对于硅基偏振分束器,我们提出一种基于亚波长光栅异质结的新颖结构。通过拼接光轴取向正交的亚波长光栅,构造了一种具有显着各向异性的耦合器结构,从而有效地分离了输入的正交偏振态。这一器件可以实现215nm以上的工作带宽。对于硅基起偏器,我们提出一种新颖的亚波长光栅/弯曲波导混合结构。通过结构参数优化,可以使得亚波长光栅对TE、TM偏振态产生显着的等效折射率差,从而有效地增强弯曲损耗的偏振相关性,从而保证输入光中的TM分量被完全滤除。这一器件可以在415 nm以上的光学带宽范围内保证低插入损耗与高偏振消光比。对于硅基偏振旋转器,我们提出一种新颖的亚波长光栅/缺角波导混合结构。我们将传统缺角波导中的缺角部分替换为亚波长光栅,利用亚波长光栅的异常色散特性,消除了偏振转化长度的波长相关性,从而实现了 415 nm以上的超大光学带宽。针对模式维度调控,我们利用亚波长光栅与超材料的折射率调控特性,提出三类高性能多模传输相关器件,即硅基多模波导弯曲结构、硅基多模波导交叉结构与硅基多模波导功分器。对于多模弯曲传输,我们提出一种新颖的渐变折射率模式转换器,将输入的直波导模式完全转化为相应的弯曲波导模式。我们实验验证了半径30μm以下的4模式弯曲传输,实验测得1.5 dB以下的插入损耗与-20 dB以下的模间串扰。对于多模交叉传输,我们提出一种新颖的Maxwell鱼眼透镜结构,并利用其共轭成像特性将任意高阶模式无损地传输至对侧。我们实验验证了基于这一结构的2模式交叉传输,实验测得插入损耗仅为0.28 dB,同时串扰低于-20 dB。对于多模分束传输,我们提出一种新颖的等效介质分束镜结构,通过调控亚波长光栅的等效折射率,将特定比例的入射光反射至输出端口,从而实现低损耗、低串扰的多模分束传输,并且具有415 nm以上的超大光学带宽。针对波长维度调控,我们提出一种基于连续区束缚态的硅基超光栅滤波器。利用波导内部的干涉相消效应,消除Bragg谐振态的横向衍射损耗,从而产生具有高品质因子的准束缚态。我们实验验证了临界波导宽度附近准束缚态的建立过程,并且利用这一机制构造了Q值5000以上、自由光谱范围100 nm以上的窄线宽滤波器。针对空间多维光通信,我们提出一种基于连续区束缚态的硅基超光栅光学天线。利用不同衍射通道之间的干涉相消效应,有效抑制了光栅天线的衍射强度,并实现了平坦的衍射强度光谱。实验测得衍射强度仅为3.3×10-3 dB/μm,对应0.027°以下的超小远场发散角。最后,我们总结了本文中的主要工作,并对未来的研究方向进行了展望。
邹艳慧[2]（2021）在《硅-有机复合集成电光调制器设计、制备与测试研究》文中认为微波光子技术在新一代雷达系统、宽带无线接入网以及超宽带微波光子信号处理等领域具有广阔的应用前景。电光调制器是高速光纤通信系统、超宽带微波光子系统的核心器件之一,其主要功能是将数字电信号或高载频模拟电信号调制到光波上,从而进行光域传输或处理。硅-有机复合光子集成技术融合了与CMOS兼容的硅光加工工艺和聚合物材料的高电光系数特性,在高性能集成微波光子系统中极具应用潜力。本论文对硅-有机复合集成电光调制器的优化设计、制备加工与实验测试开展了深入的研究。首先优化设计调制器的波导和电极结构。仿真分析Slot波导结构得到光场限制因子为13.7%,使得光场与射频电场高度重合,提高了电光调制效率。优化Taper型和MMI型模式转换器结构实现Strip-to-Slot的低损耗耦合,耦合效率分别为99.6%和94.1%。重点分析了电极厚度、间距、长度、宽度等参数对调制器频率响应的影响,优化设计得到3d B带宽为77GHz,半波电压-长度积为0.089V·cm,可以同时满足大调制带宽、低功耗和高集成度的要求。然后根据优化结果并考虑实际测试情况设计用于制备调制器的MASK。研究并给出硅-有机复合集成电光调制器芯片制备工艺流程,采用电子束刻蚀工艺制备百纳米狭缝宽度的Slot波导,得到形貌完整的Slot波导结构。最终完成了整个流片工艺流程,获得调制器芯片。接下来对调制器芯片进行通光和电光调制效应测试。实验测量得到光纤-光栅输入/输出垂直耦合损耗约9.36d B,Taper型模式转换器片上损耗低至0.64d B。选取通光较好的调制器进行电光聚合物的填充与极化。搭建片上极化电光调制效应的测试系统,采用商用调制器验证了测试方案的可行性。最后研究基于双平行马赫-曾德尔调制器的微波光子链路无杂散动态范围性能提升方案。分析了产生非线性交调失真的基本理论,研究得到调制器的三个偏置电压之间的优化关系,通过合理调节三个偏置电压值,可以有效抑制三阶交调分量,获得了大的无杂散动态范围。仿真分析了偏置电压偏差、输入光功率和调制器插入损耗对无杂散动态范围的影响,电压偏差在±0.72V范围之内无杂散动态范围可以达到110d B·Hz2/3以上。研究结果为片上高线性微波光调制功能的实现、芯片制备及测试提供了优化方案。
陈光[3]（2021）在《光载射频信号处理若干技术及应用研究》文中研究说明光载射频信号处理是一门涉及射频技术和光子学的新兴交叉研究领域,其包括了光纤通信、无线通信、微波工程、模拟与数字信号处理、光电融合、光电子材料与器件、光载射频通信系统及网络应用等多个方面。光载射频技术的研究初衷是在射频系统中引入强大的光子技术,从而消除电子瓶颈的同时带来诸多优点,如高速率、低损耗、大带宽、小尺寸、低功耗、轻重量、高集成度、优良稳定性、抗电磁干扰、频率响应平坦、易于混合集成等技术优势。因此,通过采用基于光子学的射频信号处理技术可实现以前在电域内很难甚至是无法完成的功能或任务。正是由于这种巨大优势,光载射频通信自上世纪90年代开始研究以来,在信号处理、民用通信、国防军事、航空航天和医疗卫生等领域已得到了广泛的应用,并引起国内外学者的广泛关注。光载射频信号处理关键技术与光载射频通信（RoF）系统应用作为微波光子学两个重要的研究分支,近些年引起了研究者们的极大兴趣,并成为当前微波光子学的研究热点。本论文针对光载射频通信、光纤射频混合接入网络和微波光子雷达等民用和国防军事应用需求,依托国家自然科学基金重大项目等国家级课题,重点对光载射频信号处理关键技术和光载射频通信系统设计应用两方面开展研究工作。本论文的研究内容及创新点如下:一、提出了基于光串联单边带调制和光正交单边带复用的多模态相干光载射频通信系统为了解决多制式射频信号收发和传输面临的需求及挑战,提出一种采用光串联单边带调制（OTSSBM）和光正交单边带频谱复用（OOSSBM）的多模态相干光载射频通信系统方案,并在接收端采用数字信号处理算法辅助的相干检测,对多路相位调制码型信号的混叠信道进行识别和分离,实现了在相干光载射频通信系统中的多速率信号收发、调制解调与传输。（1）设计了相干RoF系统并进行了数值仿真,分析了 RoF系统中光载射频信号的频谱结构,并通过数字信号处理算法在接收端恢复了发射的2 Gbit/s和5 Gbit/s的BPSK码型信号,给出了信号发射前和接收后的时域波形图和眼图对比。搭建了光载射频信号发送、传输、接收和处理的多信道高谱效相干光载射频通信实验平台。实验结果表明,对于所提出的不同类型及条件（单信道与双信道;OTSSBM与OOSSBM;40 km单模光纤传输与背靠背系统等）下的复用信号,经40公里单模光纤传输后系统性能良好,均满足误比特率（BER）低于10-9,品质因数达到6以上。（2）分析了采用OTSSBM和OOSSBM时,传输2 Gbit/s和5 Gbit/s的BPSK信号,在保持能量效率适中的前提下,两种复用方案各自分别的频谱效率达到了 4.2 bit/s/Hz和4.9 bit/s/Hz,综合利用OTSSBM和OOSSBM两种方案达到7.4 bit/s/Hz。在提高光单载波射频通信系统的频谱效率和信道容量的同时,使用数字信号处理算法辅助的相干检测进行信号解调与恢复,没有增加额外的混叠信道分离硬件或光电器件,简化了系统结构和复杂度。二、设计了基于硅基光电子的相干光载射频通信集成发射模块和接收模块采用级联硅基微环谐振腔（MRR）结构,设计了具有波长选择性的高Q值、超窄带、可调谐的三通带光带通滤波器,并实现了基于MRR的光多载波产生的技术方案;设计了用于调制高速射频信号的硅基双电极马赫-曾德尔调制器（DE-MZM）;利用所设计的MRR滤波器和DE-MZM等硅基光电子器件,设计了一种发射多路多制式射频信号并提供多类型射频信号接入功能的光载射频信号集成发射机;利用硅基平面光波导设计了混合集成数字相干光接收机,并对所设计的集成发射模块和接收模块的性能做了系统品质因数（Q-factor）和误码率（BER）的验证和测试。（1）利用上下分插型（或称作“上传下载型”）硅基MRR设计了超窄带可调谐光带通滤波器,所设计的单微环谐振滤波器中心波长为1552.52nm,3dB带宽为0.04nm,FSR为10nm,并拥有陡峭的滤波窗口上升沿和下降沿,利用热光效应可调谐滤波通带。通过将三个硅基单微环级联,形成具有波长选择性和可重构性的三通带可调谐窄带光带通滤波器。三个通带的中心波长分别为1550.7 nm,1551 nm和1551.3 nm,其平坦度良好,通道间隔FSR达到10 nm,吸收损耗低于3 dB/cm,每个微环谐振滤波器的精细度Finesse为250,Qtotal达到38750,级联多频带微环谐振滤波器产生多载波光源,其尺寸在毫米级。（2）设计了高速硅基双电极马赫-曾德尔调制器（DE-MZM）,其带宽达到30 GHz,对于BPSK信号的数据速率接近10 Gbit/s。以三个频带作为光载波分别调制不同频段和类型的射频信号,以BPSK调制码型发射则每路信号达到10 Gbit/s的数据速率。设计了亚微米尺寸硅基波导可调谐光衰减器（VOA）,并分析了其特性。设计了双平行双电极马赫-曾德尔调制器,其被用于构成I/Q调制器。将有三个频带的微环谐振滤波器和三个硅基调制器串联后再并联,构成了在三个光载波上调制,同时加载多路不同类型宽带信号（如WiFi,WiMAX等射频信号,或数字信号和模拟信号的任意组合）的光载射频通信集成发射机,整个芯片尺寸为7.8 mm2的毫米量级。（3）为了解决相干光载射频通信系统对于数字相干接收机在集成度、功耗、工作稳定性、灵敏度、响应度波动、相位误差方面的进一步需求,设计了一种基于硅基平面光波导的集成数字相干光接收机前端,并测试了所设计的集成相干接收机前端模块的性能和参数指标。在1520 nm～1620 nm宽波长范围内,相位漂移在±1°,保证了相应端口良好的相位正交性。当温度在-5℃～80℃时,响应度幅度波动在±0.25 dB;相邻光电探测器端口之间的响应度偏差在0.4 dB之内。测试了对于112 Gbit/s PDM-QPSK调制码型信号的接收性能,得到了偏振正交方向X信道和Y信道上清晰且易于判决的星座图,以及品质因数（Q值）和信号光功率（光信噪比）的近似线性对应关系。三、设计基于DP-DPMZM和SOA-MZI的光载射频信号处理技术方案为了在一个光载射频信号处理系统中实现多项功能,并提高系统集成度及降低成本,对光载射频信号处理的三种核心技术——移相、滤波和倍频进行了综合方案设计。（1）基于双偏振双平行马赫-曾德尔调制器（DP-DPMZM）,设计了具有倍频功能的宽带光载射频信号移相器,不仅对射频信号进行2-6倍频调控,且在光域实现了 360°相位控制。仿真验证了其相移范围和倍频效果,相移量与相位调控参量接近线性关系,多倍频与相位控制这两种处理同时进行。分析了消光比的变化、90°混合器的幅度和相位不平衡性对相位漂移、幅度抖动及系统稳定性的影响。（2）借助MZM的单边带（SSB）调制（用于加载射频信号）和半导体光放大器（SOA）的光学非线性效应（慢光效应和相干布居振荡）,设计了一种滤波通带（中心波长）和3 dB带宽均可调谐的射频光子滤波器,该滤波器中心波长在15 GHz-20 GHz的频率范围内调节,并具有超过15 GHz的自由频谱范围（FSR）,中心波长不同,其FSR不同,最低的FSR亦超过15 GHz。调节SOA的注入电流,实现了其频带和3 dB带宽可调,在SOA驱动电流为420 mA左右时,FSR=15.44 GHz,滤波器通带的3 dB带宽BW3dB=2.45 MHz,品质因数Q-factor>6300（对于单通带滤波器,Q-factor=Finesse=FSR/BW3dB≈6302）,滤波器带外抑制比达到41 dB。（3）采用偏振分束器、偏振耦合器与两个SOA构成马赫-曾德尔干涉仪型结构（SOA-MZI）,设计了宽带射频光子移相器,数值模拟仿真结果表明:相移的动态范围达到360°、调控精度达到0.1°、相移带宽接近30 GHz,相位变化量与SOA驱动电流呈现良好的线性关系,且依照相移精度对相移量进行连续调节。这些特性均优于传统方案。此外也对所设计的射频光子移相器非线性失真原因做了初步分析。上述三个创新点不仅提升了光载射频通信系统的信道容量、频谱效率和多模态应用,丰富了光载射频信号发射和接入服务的多样性,还提高了系统集成度,降低功耗、减小器件尺寸,增强系统的稳定性和可靠性。实现了对射频信号的相位在光域进行连续精确调控,同时进行倍频和滤波等处理,增强了光载射频信号处理系统的综合功能。本论文针对基于光载射频通信的超宽带无线接入网络、微波光子雷达、光控相控阵、电子对抗系统以及其它需要高性能光载射频信号处理的领域开展研究,所取得的研究成果在未来相关研究领域中具有一定的实用价值和应用前景。
郭一鸣[4]（2021）在《集成光波导延迟线关键技术研究》文中指出随着信息化社会的发展,人们的信息交流量每日俱增,因而对于传送网络的容量、速度、可靠性等要求不断提高。较之电信号,光信号传输速率更快,抗电磁干扰性强,而集成光学的飞速发展也令其在各方面呈现取代传统电学的趋势。集成光波导延迟线作为光信号处理中的重要环节,其关键技术——光开关,也受到人们的普遍关注。本文主要进行了基于MZI热光开关的集成光波导延迟线的研究,通过对波导中的热分布的分析,实现结构的设计与优化,提高器件相关性能,并为相关应用提供技术参考。本文完成的工作包括:（1）选择折射率差为0.75%的二氧化硅波导材料,基于设计理论中的单模条件及最大透射深度,确定单模传输时矩形波导的截面尺寸;由波导模式耦合理论进行推导,得到耦合间距与耦合长度关系曲线,进行合理选取;建立相应的仿真模型,借助Mode Solution对单模传输尺寸进行验证选取,结合S-bend存在的等效耦合效应,完成耦合长度及S-bend部分的优化设计,最终完成3d B耦合器的设计。（2）采用基于有限元法（FEM）的Comsol软件,结合温度传播方程,完成相应建模工作,对波导中的温度分布进行仿真分析;由温度变化及器件稳定性确定了电极长度;研究了单个波导时不同电极位置及尺寸、上下包层厚度对波导温度分布的影响;两根波导时下包层厚度及空气槽宽度对波导中温度分布的影响,结合材料的热光效初步确定MZI热光开关尺寸后,进行开关的功能验证及参数测试,并对S-bend进行了优化,完成了MZI热光开关的损耗及消光比参数的提升;最后对不同衬底材料及是否采用空气槽结构的MZI热光开关进行了开关速度的仿真分析。（3）仿真确定相邻光开关的间距及弯曲波导的最小弯曲半径,完成了基于MZI热光开关的4比特集成光波导延迟线的设计。二氧化硅矩形波导的折射率差为0.75%,芯层高宽均为5.5μm,上包层及左右包层尺寸为5μm,下包层厚度为6μm,电极长10mm,宽15.5μm,单个MZI热光开关的功耗为96.7m W,开启时间为74μs,关闭时间为135μs;延迟线可实现0到45ps共16种延时状态,步进3ps,最小功耗为96.7m W,最大功耗为483.5m W,整体尺寸为10.9mm×29.6mm,最小弯曲半径为5mm。
程方圆[5]（2021）在《基于倒脊型SU-8波导的热可调谐布拉格光栅滤波器研究》文中指出近年来,互联网中高清视频业务在5G技术的加持下得到了迅猛发展。移动电子产品普及率极高,互联网中网络带宽的需求量也与日“巨”增,随之而来的是传统的电子通信面临巨大的挑战。为了促进技术的不断发展,人们将目光投向了集成光学。为了提高光通信系统的灵活度,可调谐器件一直是研究者研究的热点。聚合物材料的热光系数性能良好,本文基于聚合物波导在热调谐滤波技术方面开展了相关研究。从器件结构整体的设计思路出发,以及对后续的实验制备流程的考量,选择了倒脊型结构的传输波导。首先对倒脊型SU-8波导进行了单模条件的分析与确定。通过耦合模理论法对布拉格光栅结构的工作原理进行了详细的分析论述,进而在确定的单模倒脊型SU-8波导结构上设计布拉格光栅结构。本文的主要内容如下:1、设计并实现了一种基于1550 nm波段的倒脊型SU-8波导热可调布拉格光栅滤波器。基于上述设计思路进一步确定器件的参数,在参数确定后进行实验制备,并对倒脊型SU-8波导的制备工艺进行了探索。据实验测试结果显示,倒脊型SU-8波导热可调布拉格光栅滤波器与仿真结果一致程度较高:理论设计中滤波器的消光比为28 dB,热调效率为-0.1 nm/K,3 dB带宽1.2nm;实验室制备结果的滤波器的消光比可达28dB左右,热调效率-0.064nm/K,3 dB带宽1 nm,实验室结果较好地验证了理论仿真结果。2、针对水下光通信所采用的“透明窗口”一一可见光蓝绿波段,设计了一种工作于可见光蓝绿波段的倒脊型SU-8波导热可调布拉格光栅滤波器,并对该器件进行了制备工艺方面的探索。可见光蓝绿波段倒脊型SU-8波导热可调布拉格光栅滤波器得到了良好的设计结果,消光比达32.5 dB,热调效率-0.032 nm/K,3 dB带宽50pm。
丁军[6]（2020）在《光学相控阵技术最新研究进展》文中研究表明在梳理光学相控阵原理的基础上,阐述了国内外光学相控阵关键技术研究的最新进展,并详细介绍了基于光波导、液晶、硅基平台的光学相控阵技术,结合光学相控阵技术的发展趋势给出了光学相控阵在激光雷达、空间通信、图像投影等领域中的应用前景。当前,光学相控阵技术正朝着大扫描角度、高精度、快速响应、小型化、高集成化等方向发展。
张哲[7]（2020）在《空芯光纤微腔干涉型高温高压传感技术研究》文中研究表明空芯纯石英光纤以其优良的耐高温特性和独特的空气孔微流通道结构在高温高压传感、气体及微流体传感领域具有重要的研究意义与应用价值。温度和压力作为反映工程结构健康状态的重要参量,其测量在工程领域至关重要。随着科技发展和工业技术的进步,高温和高压的测量在航空航天、石油化工、深海探测、冶金工业等领域愈加重要。光纤传感器以结构小巧、灵敏度和集成度高以及在线分布式测量等特点被广泛应用于温度、压力及其他物理、化学和生物量的传感。在众多光纤传感技术中,光纤微腔白光干涉测量术不仅不受光源功率波动的影响,还能进行参量的绝对测量,是研究热点之一。论文选题来源于国家自然科学基金“航空发动机高温材料/先进制造及故障诊断科学基础”重大研究计划项目:“面向航空发动机状态监测与故障诊断的高温动态光纤传感机理及关键技术研究”。系统研究了空芯光纤微腔干涉型高温高压传感技术,包括:空芯光纤微腔干涉仪的设计与制备、高温高压传感原理与信号解调技术、高温高压一体化传感和高温动态气压传感等方面的研究。本论文主要内容如下:1.系统地研究了空芯光纤微腔干涉仪的制备技术。攻克了空芯光子带隙光纤与普通单模光纤的低损耗熔接、不同类型空芯光纤的精密切割、空芯光纤单腔/复合微腔的制备、空芯光纤微腔马赫-增德干涉仪（MZI:Mach-Zehnder Interferometer）和封闭式、开放式微腔法布里-珀罗干涉仪（FPI:Fabry-Perot Interferometer）的制备以及飞秒激光制备空芯光纤侧边微流通道阵列等关键技术。探索和总结出了基于电弧放电热加工和飞秒激光微加工工艺的一整套空芯光纤加工和多种微腔（单腔/复合腔、封闭腔/开放腔）传感器的制备方法。2.研究了光纤微腔干涉型传感器的信号解调技术,包括白光干涉波长解调、相位解调和激光干涉动态解调三种不同方法。分析了波长解调精度、探测极限与白光干涉光谱的Q值、信噪比之间的关系。介绍了傅里叶相位法、傅里叶主频法、波数域傅里叶变换相位法、相移测量法和步进相移测量法等几种白光干涉相位解调方法,对比了各种相位解调方法的优缺点。初步研究了光纤微腔激光干涉动态解调方法。3.提出并实现了一种空芯光纤MZI高温传感器。实验研究了传感器的高温响应和褪火特性。为了消除空芯光纤微腔MZI制备过程中引入的应力,提出了空芯光纤微腔FPI探针式高温传感器,实验证明该传感器在1100℃的测温范围内无需高温褪火即具有极高的测量线性度（0.99）和重复性。4.提出并实现了一种基于开放型气体微腔FPI的高压传感技术。利用气体折射率与气压的线性关系,克服了封闭腔气压传感器稳定性差、线性度低、制备重复性差等缺点。在0-10 MPa气压测量范围内,实现了传感器的高波长灵敏度（4.17 nm/MPa）和高测量线性度（0.9999以上）。进一步通过使用低损耗空芯光子带隙光纤制备了超长开放型微腔FPI,结合相位解调实现了传感器相位灵敏度134.05μm/MPa,证明了相位灵敏度随腔长成正比提高的特性,为微弱压力和动态声压传感提供了一条新的途径。5.设计和制备了一种石英/空气复合微腔FPI高温高压一体化传感器,结合相位解调算法实现了高温高压同时测量。将不同内径的空芯光纤级联,形成了石英腔（封闭腔）和空气腔（开放腔）复合微腔,并利用石英材料的大热光系数和气压不敏感特性实现高温测量,利用气体折射率的压力敏感、温度不敏感特性实现高压测量。通过对复合微腔干涉光谱进行快速傅里叶变换和带通滤波,实现了两套微腔干涉信号的光谱分离,对分离后干涉光谱分别做相位解调,实现了高温（800℃）和高压（10 MPa）一体化测量。6.初步研究了激光干涉动态气压传感技术。进行了初步声压传感实验,证明了这种开放微腔用于动态声压传感的可行性。进一步提出了通过增大空气微腔开放程度实现高频声波传感的构想。本论文理论结合实验,按照“理论设计?器件制备?传感测试?信号解调?优化提升?应用拓展”的思路进行研究,集器件制备和传感解调为一体,对空芯光纤微腔干涉型高温、高压及高温高压一体传感技术进行了详细全面的研究。未来将进一步研究空芯光纤微腔干涉型传感器在高速动态气压传感、超高温气压传感、气体成分检测等领域的应用,并将积极探索空芯光纤微腔干涉型高温高压传感器在航空航天等领域的应用。
赖芸[8]（2020）在《硅基马赫曾德沟槽热光开关的实验研究与仿真分析》文中研究表明20世纪以来,电互连在传输带宽、信号延迟和功耗等关键性能上受到限制,光互连作为电互连的替代方案,以其高速率、大带宽和强抗干扰能力等优点,得到业界的广泛关注。硅光器件与CMOS兼容、成本低廉,在光互连中有着很高的潜力。其中,硅基热光开关是组成光网络的关键器件之一。硅基热光开关一般无需掺杂的工艺步骤,可以实现较低的器件损耗,适用于慢速开关网络。硅基热光开关的两个关键热学相关参数为开关功耗和响应时间,在大规模片上集成系统中需要控制开关网络的功耗和响应时间,开关的性能优劣对开关网络的影响至关重要。硅基热光开关中的热传递过程决定了开关的功耗和响应时间。本文对硅基马赫曾德热光开关中的热传递过程进行了仿真。假设两臂间距离足够大,臂间热串扰忽略不计,分析不同硅基热光移相器结构参数与其功耗和上升时间之间的关系。其中上下包层厚度对于功耗和上升时间的影响远大于衬底厚度。增大下包层厚度可使加热电阻功率Pπ降低约40%,减小上包层厚度可使加热电阻功率Pπ降低约20%。设计低功耗热光开关时,在不影响波导光模场以及其机械强度的前提下,需要尽量减薄上包层厚度,选择合适的下包层厚度。一般情况下,在热光移相器的两侧设置沟槽可以有效减小开关功耗。本文对设计的马赫曾德沟槽热光开关进行了测试和分析,波长为1550 nm下,无沟槽热光开关的功耗Pπ为28.6 m W,沟槽热光开关的功耗Pπ为18.7 m W,沟槽的引入使开关功耗减小了34.7%,沟槽和无沟槽开关的cross口消光比都超过了36 d B。仿真分析得到,当沟槽宽度大于2μm时,其变化对于功耗的影响很小可以忽略不计。不同的沟槽深度则会带来约20%至40%的功耗减小。加热电阻和沟槽间距小于1.5μm时,功耗可以减小35%以上。设计低功耗的热光开关可以在工艺允许情况下尽可能加深沟槽、减小加热电阻和沟槽间距。值得注意的是,MZI热光开关两臂间距过近必然会带来的热串扰现象,在本文最后分析了热串扰现象对开关性能的影响。在两臂之间设置沟槽来抑制热串扰现象,并分析了沟槽对于热串扰的抑制效果,这对于开关的设计工作有指导意义。
张梦羽[9]（2020）在《单硫族化合物的非线性光学特性与超快光纤激光器研究》文中研究说明二维层状材料相对于其体材料来说具有许多独特的物理特性被广泛应于光电子器件和柔性电子器件研究中。当材料减小到纳米级厚度时,材料的比表面积增大,由于量子限制效应,二维材料对光的吸收调控能力产生变化。此外,施加外部电压、应力或改变材料的厚度、缺陷态等可以调控二维材料的光学带隙,使得二维材料在宽波段可以产生很强的光调制作用。通常来说,随着激发光强度的不同,材料对光的吸收可以分为线性吸收和非线性吸收。线性吸收主要包括材料对不同波长处光的吸收、散射和透射等。当场强度足够强时,材料的非线性得以激发,产生高阶电导率。材料的非线性性质主要包括谐波产生、多光子吸收、可饱和吸收以及光克尔效应等。随着二维过渡金属硫化物被不断研究,其非线性性质被广泛应用于超快激光器、超快光响应器件以及新型能源器件中,显示出强大的应用潜力。一些新型二维层状材料如单硫族化合物（Ga Te,Ga Se,In Te等）、三元素硫族化合物（Mo SSe）以及新型过渡金属硫化物（Zr Te5,Hf Te5）,由于其具有新的优异物理特性引起了研究人员的极大兴趣。本论文主要研究了新型二维层状材料——III/IV主族单硫化合物（Ga Te、Ge Te、Ga Se和Ge Se）的非线性光学特性以及作为可饱和吸收体在超快光纤激光器领域的应用。第二章主要介绍了几种常用的二维材料制备方法,包括自上而下的机械剥离、超声法,自下而上的化学气相沉积和磁控溅射法。超声辅助的液相剥离由于其成本低、可批量制备等特点被广泛应用。随后介绍了二维材料晶格结构的表征手段,主要有拉曼测试,光致发光测试,X射线衍射以及光学吸收。通过一系列表征手段对二维材料的晶格结构、电子带隙等进行分析,有助于对所制备二维材料的性能进行评估。最后介绍了可饱和吸收体的有关内容,主要包括可饱和吸收体的工作机制,不同类型的可饱和吸收体器件以及可饱和吸收的测量。第三章主要讨论了基本的非线性光学理论以及非线性测量技术等内容。非线性光学性质包括二阶非线性、三阶非线性和高阶非线性效应。其中三阶非线性效应主要包括三次谐波产生、四波混频、强度相关的折射率变化（光克尔效应、可饱和吸收）,可以用于光调制器、可饱和吸收体等非线性光学器件。其次,介绍了三阶非线性光学参数测量技术和超快载流子动力学研究的有关技术——Z-Scan/I-Scan技术和泵浦探测技术。开孔Z-Scan和闭孔Z-Scan测量可以得到材料的非线性吸收系数和非线性折射率。超时间分辨瞬态吸收光谱（TAS）是一种常见的泵浦探测技术,为研究物质激发态能量的弛豫过程提供有力的分析。第四章主要介绍了单硫族化合物可饱和吸收体在超快光纤激光器方面的应用。我们制备了基于Ga Te、Ge Te的微纳光纤可饱和吸收体器件并将它们分别应用于掺铒光纤激光器和掺镱光纤激光器中。通过调控腔内非线性以及色散关系,在1.5微米分别得到了450 fs和600 fs的锁超短冲输出,在2微米得到了980 fs和1.5 ps的锁模脉冲输出。其次,我们制备了基于Ga Se和Ge Se纳米片的聚合物薄膜并将它们嵌入到1.5微米光纤激光器中,得到了稳定的调Q脉冲输出。最后一章主要对所做的工作进行了总结,对实验不足的地方提出了进一步优化的方案同时对接下来的工作做了展望。希望通过不断优化达到目标成果。
赵婷[10]（2020）在《基于硅基光波导的双Fano谐振研究》文中进行了进一步梳理Fano谐振具有尖锐不对称的响应谱线,来源于离散态与连续态在一定相位条件下的叠加混合,是在光学传感、光学调制、非线性光学等领域中具有竞争力的应用选择。长期以来,对于单Fano谐振的研究已经在各个领域内开展,但截止目前对于多/双Fano谐振的研究仍局限于原子物理和等离子体激元系统中。基于绝缘体上硅（SOI）材料的硅基光子学因其兼容微电子工业中的互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺及其它诸多优势而成为光学领域中的研究重点。为研究光电集成领域中的多/双Fano谐振,利用硅基光波导对双Fano谐振器件的设计和验证便尤为重要。本文第一次以硅基光波导为基础设计并实验验证了可独立调谐的双Fano谐振器件。该器件由一个U形反馈波导和并排嵌入其中的半径略异的两个微环谐振器组成,只经过微环谐振器的光形成两个尖锐的离散态光束,经过设定损耗下的反馈波导与微环所构成大谐振腔的光形成波形平坦的连续态光束,不同的光束在同一个输出端发生叠加,最终形成具有两个尖锐不对称谐振峰的双Fano谐振。根据传输矩阵法,本文中给出了器件的理论模型,并采用CMOS工艺完成了器件制作。测试结果表明,该器件产生的Fano谐振非常尖锐,消光比高达29.20dB,经计算,滚边带降值为83.42 dB/nm。更重要的是,对设置在不同微环上的热极施加电压时,两个谐振峰可以进行互不干扰的独立调谐,卓越的性能使其在一些领域具有实际应用前景,如拥有双传感区的高灵敏度光学生物化学传感器等。针对该器件在验证中表现出的不足,对该器件进行了合理的结构优化。此外,通过将本文提出的微环和反馈波导嵌套的结构引入到等臂马赫增德尔干涉仪的分支臂上,提出了创新性的Fano谐振器件结构,并在此器件结构的基础上分别研究了单Fano谐振和双Fano谐振,通过理论建模的方式分析预测了器件的基础性能与调谐性能,均取得了良好的结果。
二、聚合物热光相移器件的研究及其应用（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、聚合物热光相移器件的研究及其应用（论文提纲范文）
（1）面向多维复用的硅基亚波长结构集成光子器件研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写和符号清单 |
| 1 绪论 |
| 1.1 硅基集成光子学概述 |
| 1.2 光互联中的多维复用 |
| 1.2.1 波分复用技术概述 |
| 1.2.2 偏振复用技术概述 |
| 1.2.3 模式复用技术概述 |
| 1.2.4 空间多维光通信技术概述 |
| 1.3 硅基亚波长结构集成光子器件的产生与发展 |
| 1.4 本文内容和创新点 |
| 2 硅基纳米波导与硅基亚波长结构的特性分析与数值仿真方法 |
| 2.1 硅基纳米波导的特性分析 |
| 2.1.1 基于有限差分频域方法的模式特性分析 |
| 2.1.2 基于有限差分时域方法的传输特性分析 |
| 2.2 硅基亚波长结构的特性分析 |
| 2.2.1 基于等效介质理论的折射率特性分析 |
| 2.2.2 基于平面波展开方法的能带特性分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 硅基集成光子器件的制作与测试 |
| 3.1 硅基集成光子器件的制作流程 |
| 3.2 基于光栅耦合器的垂直耦合测试系统 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 基于各向异性调控与色散调控的硅基偏振维度相关器件 |
| 4.1 基于亚波长光栅异质结的超宽带硅基偏振分束器 |
| 4.1.1 超宽带硅基偏振分束器设计 |
| 4.1.2 器件制作与性能测试 |
| 4.1.3 各类硅基偏振分束器的性能对比 |
| 4.2 基于亚波长光栅/弯曲波导混合结构的超宽带硅基起偏器 |
| 4.2.1 超宽带硅基起偏器设计 |
| 4.2.2 器件制作与性能测试 |
| 4.2.3 各类硅基起偏器的性能对比 |
| 4.3 基于亚波长光栅/缺角波导混合结构的超宽带硅基偏振旋转器 |
| 4.3.1 超宽带硅基偏振旋转器设计 |
| 4.3.2 各类硅基偏振旋转器的性能对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于等效介质折射率调控的硅基模式维度相关器件 |
| 5.1 基于浙变折射率模式转换器的硅基多模波导弯曲结构 |
| 5.1.1 多模弯曲传输中的模间串扰问题 |
| 5.1.2 硅基多模波导弯曲结构设计 |
| 5.1.3 低串扰弯曲结构连接的4通道模式复用系统测试 |
| 5.1.4 各类硅基多模波导弯曲结构的性能对比 |
| 5.2 基于Maxwell鱼眼透镜的硅基多模波导交叉结构 |
| 5.2.1 多模交叉传输中的模式相关损耗问题 |
| 5.2.2 硅基多模波导交叉结构设计 |
| 5.2.3 低损耗交叉结构连接的2通道模式复用系统测试 |
| 5.2.4 各类硅基多模波导交叉结构的性能对比 |
| 5.3 基于等效介质薄膜分束镜的硅基多模波导功分器 |
| 5.3.1 多模分束传输中的模间串扰问题 |
| 5.3.2 硅基多模波导功分器设计 |
| 5.3.3 各类硅基多模波导功分器的性能对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 基于连续区束缚态的硅基超光栅 |
| 6.1 连续区束缚态简介 |
| 6.2 面向波长维度调控的硅基超光栅滤波器 |
| 6.2.1 硅基超光栅滤波器设计 |
| 6.2.2 器件制作与性能测试 |
| 6.2.3 各类硅基光学滤波器的性能对比 |
| 6.3 面向空间多维光通信的硅基超光栅光学天线 |
| 6.3.1 硅基超光栅光学天线设计 |
| 6.3.2 器件制作与性能测试 |
| 6.3.3 各类硅基光栅天线的性能对比 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 作者在学期间取得的科研成果 |
（2）硅-有机复合集成电光调制器设计、制备与测试研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 电光调制器分类及特点 |
| 1.3 硅-有机复合集成电光调制器研究现状 |
| 1.3.1 基于光子晶体狭缝波导结构 |
| 1.3.2 基于超薄波导结构 |
| 1.3.3 基于Slot波导结构 |
| 1.4 本论文主要研究内容 |
| 2 电光调制器理论基础 |
| 2.1 电光效应 |
| 2.2 热光效应 |
| 2.3 等离子色散效应 |
| 2.4 马赫-曾德尔调制器基本原理 |
| 2.5 调制器性能指标 |
| 2.5.1 光学性能指标 |
| 2.5.2 电学性能指标 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 硅-有机复合集成电光调制器优化设计 |
| 3.1 调制器基本结构 |
| 3.2 调制器波导结构设计 |
| 3.2.1 Slot波导设计 |
| 3.2.2 Strip-to-Slot模式转换器设计 |
| 3.3 调制器电极优化设计 |
| 3.3.1 电极设计原则 |
| 3.3.2 电极设计与仿真 |
| 3.3.3 调制器半波电压-长度积分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 调制器芯片MASK设计和制备 |
| 4.1 MASK设计 |
| 4.1.1 测试结构 |
| 4.1.2 Strip-to-Slot模式转换器结构 |
| 4.1.3 调制器结构 |
| 4.1.4 便于极化的大PAD调制器结构 |
| 4.2 调制器芯片制备 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 调制器芯片测试与分析 |
| 5.1 芯片通光测试 |
| 5.1.1 波导结构的通光测试 |
| 5.1.2 调制器通光测试 |
| 5.2 电光调制效应测试系统搭建 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 调制器线性度的优化设计 |
| 6.1 基于DP-MZM的线性度优化基本原理 |
| 6.2 调制器线性度影响因素分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 基于DP-MZM的线性度优化工作原理 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（3）光载射频信号处理若干技术及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光载射频信号处理的研究背景和意义 |
| 1.2 光载射频通信的发展动态及技术优势 |
| 1.2.1 光载射频信号处理与光载射频通信的国内外研究现状 |
| 1.2.2 光载射频通信技术的未来发展趋势 |
| 1.2.3 光载射频通信技术面临的挑战 |
| 1.2.4 射频光子信号处理在雷达系统中的应用及发展前景 |
| 1.3 论文主要内容及结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 光载射频信号处理的理论基础 |
| 2.1 RoF系统中光载射频信号的产生 |
| 2.1.1 光载射频通信系统中的调制器 |
| 2.1.2 双光源外差混频技术 |
| 2.2 光电上变频和下变频技术 |
| 2.2.1 MZM实现上变频 |
| 2.2.2 EAM实现上变频 |
| 2.2.3 光电下变频技术 |
| 2.3 射频信号的光域调制与解调技术 |
| 2.3.1 光载射频信号的直接调制技术 |
| 2.3.2 光载射频信号的外调制技术 |
| 2.3.3 光载射频信号的包络检波解调 |
| 2.4 光载射频通信链路中的信号失真原因及分析 |
| 2.4.1 谐波失真问题研究 |
| 2.4.2 RoF系统光纤链路中的传输色散 |
| 2.4.3 RoF链路中的噪声产生原因及特性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 多信道高谱效相干光载射频通信系统 |
| 3.1 基于串联单边带调制的光载射频信号产生 |
| 3.1.1 光载射频信号串联单边带调制的方案设计 |
| 3.1.2 光载射频信号串联单边带调制的数学模型与理论推导 |
| 3.2 基于光正交单边带复用的光载射频信号产生 |
| 3.2.1 光载射频信号正交单边带复用的方案设计 |
| 3.2.2 光载射频信号正交单边带复用的理论推导与分析 |
| 3.3 多信道高谱效相干光载射频通信系统仿真与实验研究 |
| 3.3.1 相干光载射频通信系统仿真研究 |
| 3.3.2 多模态相干光载射频通信系统的设计及实验平台的建立 |
| 3.3.3 基于数字信号处理的光载射频通信相干接收与信号解调恢复 |
| 3.3.4 多信道高谱效光载射频通信系统实验结果及性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于硅基光电子的相干光载射频通信集成收发机 |
| 4.1 高Q值超窄带的光带通滤波器设计 |
| 4.1.1 基于硅基单微环的波长选择性光带通滤波器 |
| 4.1.2 基于串联多微环的可调谐超窄带光带通滤波器 |
| 4.2 基于硅基滤波器和硅基调制器的集成光载射频信号发射机设计 |
| 4.2.1 硅基双电极马赫-曾德尔调制器的设计与实现 |
| 4.2.2 硅基集成多信道光载射频信号发射机设计与实现 |
| 4.2.3 硅基光载射频信号发射机的仿真验证及结果分析 |
| 4.3 基于集成发射机的相干光载射频通信系统 |
| 4.3.1 集成相干光载射频信号发射机的实现 |
| 4.3.2 光载射频通信系统性能验证及结果分析 |
| 4.4 光载射频通信集成数字相干光接收机前端设计 |
| 4.4.1 集成数字相干光接收机的方案设计 |
| 4.4.2 集成数字相干光接收机前端的设计结构 |
| 4.4.3 数字相干光接收机前端模块的性能参数指标 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于DP-DPMZM和SOA-MZI的光载射频信号处理技术 |
| 5.1 基于DP-DPMZM的光载射频信号移相与倍频方案 |
| 5.1.1 基于DP-DPMZM倍频相移方案的机理分析与数学模型 |
| 5.1.2 倍频功能的数值仿真与验证分析 |
| 5.1.3 移相功能的数值仿真结果及分析 |
| 5.1.4 基于DP-DPMZM的倍频移相系统性能影响因素分析 |
| 5.2 基于MZM和SOA的射频光子滤波器的设计方案 |
| 5.2.1 基于MZM和SOA的射频光子滤波模块设计 |
| 5.2.2 基于MZM和SOA的射频光子滤波器仿真验证及结果分析 |
| 5.2.3 射频光子滤波器的应用分析 |
| 5.3 基于SOA-MZI结构的光载射频信号移相器设计 |
| 5.3.1 光载射频信号移相的机理特点及典型设计方案分析 |
| 5.3.2 基于SOA-MZI结构的射频光子移相器设计方案 |
| 5.3.3 基于SOA-MZI的光载射频移相器仿真验证及结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文研究成果 |
| 6.2 不足之处及改进措施 |
| 6.3 未来展望 |
| 附录 |
| 缩略语 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的学术成果目录 |
（4）集成光波导延迟线关键技术研究（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 集成光波导延迟线 |
| 1.2.1 延迟线原理 |
| 1.2.2 光延迟线分类 |
| 1.3 集成光开关 |
| 1.3.1 MZI热光开关工作原理 |
| 1.3.2 常见光开关材料 |
| 1.3.3 光开关性能参数 |
| 1.4 集成光波导延迟线国内外研究现状 |
| 1.5 本文结构安排 |
| 第二章 集成光波导理论基础 |
| 2.1 平板光波导的电磁场分析 |
| 2.2 矩形光波导基本理论 |
| 2.2.1 马卡悌尼解法 |
| 2.2.2 有效折射率法 |
| 2.3 数值方法 |
| 2.3.1 有限时域差分法(FDTD) |
| 2.3.2 光束传播法(BPM) |
| 2.4 模式耦合理论 |
| 2.5 热光效应 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 波导耦合器的设计与仿真 |
| 3.1 直波导的仿真分析与设计 |
| 3.1.1 截面尺寸的确定 |
| 3.1.2 直波导损耗的测定 |
| 3.2 3dB耦合器的仿真分析与设计 |
| 3.2.1 耦合间距与耦合长度的确定 |
| 3.2.2 S-bend的仿真分析 |
| 3.2.3 3dB耦合器的结构设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 MZI光开关的设计与仿真 |
| 4.1 有限元法(FEM) |
| 4.2 仿真模型的建立 |
| 4.3 单臂波导的热分布仿真分析 |
| 4.3.1 电极尺寸与位置对单臂波导温度分布的影响 |
| 4.3.2 上、下包层厚度对单臂波导温度分布的影响 |
| 4.4 双臂波导热分布的仿真分析 |
| 4.4.1 下包层厚度对双臂波导温度分布的影响 |
| 4.4.2 空气槽宽度对双臂波导温度分布的影响 |
| 4.5 MZI热光开关功能验证及仿真分析 |
| 4.5.1 MZI热光开关功能验证及结构优化 |
| 4.5.2 MZI热光开关性能参数仿真分析 |
| 4.5.2.1 MZI热光开关插损与消光比的仿真分析 |
| 4.5.2.2 无空气槽的MZI热光开关的仿真分析 |
| 4.5.2.3 有空气槽的MZI热光开关的仿真分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 集成光波导延迟线的设计与仿真 |
| 5.1 相邻光开关间距的仿真分析 |
| 5.2 弯曲波导的尺寸确定 |
| 5.3 4 比特集成光波导延迟线的设计 |
| 5.4 集成光波导延迟线的应用 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（5）基于倒脊型SU-8波导的热可调谐布拉格光栅滤波器研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 集成光学的概述 |
| 1.2 集成光学器件概述 |
| 1.3 滤波器件的相关研究 |
| 1.3.1 基于马赫曾德尔干涉仪的滤波器 |
| 1.3.2 基于微环结构的滤波器 |
| 1.3.3 基于光栅结构的滤波器 |
| 1.4 热可调滤波器的研究现状 |
| 1.4.1 基于微环谐振器结构的热可调滤波器 |
| 1.4.2 基于布拉格光栅结构的热可调滤波器 |
| 1.5 本论文的主要内容与创新点 |
| 2 光波导与布拉格光栅的理论分析 |
| 2.1 光波导的理论分析 |
| 2.2 布拉格光栅的理论分析 |
| 2.2.1 耦合模理论法 |
| 2.2.2 传输矩阵法 |
| 2.2.3 数值计算法 |
| 2.2.4 光栅结构仿真分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 倒脊型SU8波导热可调布拉格光栅滤波器 |
| 3.1 脊型SU-8波导的结构设计 |
| 3.2 倒脊型SU-8波导热可调布拉格光栅滤波器结构设计 |
| 3.3 倒脊型SU-8波导布拉格光栅滤波器的实验制备 |
| 3.4 倒脊型SU-8波导布拉格光栅滤波器的测试及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 可见光波段倒脊型SU-8波导热可调光栅滤波器 |
| 4.1 水下光通信概述 |
| 4.2 可见光波段倒脊型SU-8波导热可调布拉格光栅滤波器的设计 |
| 4.3 倒脊型SU-8波导布拉格光栅滤波器的实验制备 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（6）光学相控阵技术最新研究进展（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 相控阵调相原理 |
| 2 光波导光学相控阵 |
| 2.1 光波导光学相控阵的基本原理 |
| 2.2 光波导光学相控阵器件与应用 |
| 3 基于液晶的光学相控阵 |
| 3.1 液晶光学相控阵的基本原理 |
| 3.2 液晶光学相控阵器件与应用 |
| 4 基于SOI的光学相控阵 |
| 4.1 硅基光学相控阵的原理 |
| 4.2 硅基光学相控阵器件与应用 |
| 5 总结 |
（7）空芯光纤微腔干涉型高温高压传感技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 高温高压传感的应用需求 |
| 1.2 常用的高温高压传感技术 |
| 1.2.1 高温传感技术 |
| 1.2.2 高压传感技术 |
| 1.3 光纤高温高压传感技术研究现状 |
| 1.3.1 光纤高温传感研究现状 |
| 1.3.2 光纤高压传感研究现状 |
| 1.4 空芯光纤在高温高压传感领域的优势 |
| 1.4.1 空芯光纤的发展历程 |
| 1.4.2 空芯光纤在高温高压传感中的优势 |
| 1.5 本论文主要研究内容 |
| 第2章 光纤微腔干涉原理与信号解调技术 |
| 2.1 光纤白光干涉仪结构与原理 |
| 2.1.1 光纤法布里-珀罗干涉仪(FPI) |
| 2.1.2 光纤马赫-增德尔干涉仪(MZI) |
| 2.2 光纤白光干涉波长解调方法 |
| 2.2.1 波长解调基本原理 |
| 2.2.2 探测极限、灵敏度、信噪比和Q因子分析 |
| 2.3 光纤白光干涉相位解调方法 |
| 2.3.1 信号的产生与获取 |
| 2.3.2 相位解调基本原理 |
| 2.3.3 傅里叶变换相位法 |
| 2.3.4 傅里叶变换主频法 |
| 2.3.5 波数域傅里叶变换相位法 |
| 2.3.6 相移测量法 |
| 2.3.7 步进相移测量法 |
| 2.4 光纤激光干涉动态信号解调方法 |
| 2.4.1 光纤激光干涉传感原理 |
| 2.4.2 光纤激光干涉解调方法 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 空芯光纤微腔干涉仪制备技术 |
| 3.1 空芯光纤结构和导光机理 |
| 3.1.1 空芯光子带隙光纤 |
| 3.1.2 反谐振型空芯光纤 |
| 3.2 空芯光纤电弧放电热熔接技术 |
| 3.2.1 空芯光子带隙光纤与单模光纤的低损耗熔接 |
| 3.2.2 反谐振空芯光纤与单模光纤的低损耗熔接 |
| 3.3 空芯光纤微腔干涉仪制备技术 |
| 3.3.1 空芯光纤微腔MZI的制备 |
| 3.3.2 空芯光纤微腔FPI的制备 |
| 3.3.3 空芯光纤复合微腔FPI的制备 |
| 3.3.4 光纤端面薄膜微腔FPI的制备 |
| 3.4 空芯光纤侧边微通道阵列制备技术 |
| 3.4.1 飞秒激光微加工技术 |
| 3.4.2 空芯光子带隙光纤侧边微通道阵列的制备 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 空芯光纤微腔干涉型高温传感技术 |
| 4.1 高温传感原理与优势 |
| 4.1.1 传感结构与原理 |
| 4.1.2 石英材料的热光效应与热膨胀效应 |
| 4.1.3 纯石英材料的高温特性 |
| 4.1.4 光学游标效应增敏技术 |
| 4.2 空芯光纤微腔MZI高温传感器 |
| 4.2.1 空芯光纤微腔MZI结构设计 |
| 4.2.2 传感器结构与参数优化 |
| 4.2.3 高温响应测试 |
| 4.2.4 高温特性分析 |
| 4.3 探针式微腔FPI高温传感器 |
| 4.3.1 探针式FPI制备 |
| 4.3.2 结构优化 |
| 4.3.3 高温响应测试 |
| 4.3.4 高温特性分析 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 空芯光纤微腔干涉型高压传感技术 |
| 5.1 气体折射率调制型气压传感机理与优势 |
| 5.2 空芯光纤微腔FPI高压传感技术 |
| 5.2.1 空芯光纤微腔FPI的结构设计 |
| 5.2.2 空芯光纤微腔FPI的制备 |
| 5.2.3 传感器结构与参数优化 |
| 5.2.4 气压传感响应测试与耐高温特性测试 |
| 5.3 相位解调型超长微腔FPI高灵敏度气压传感技术 |
| 5.3.1 相位解调原理 |
| 5.3.2 空芯光纤超长微腔FPI的设计与器件制备 |
| 5.3.3 压力响应测试 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 空芯光纤复合微腔高温高压一体化传感技术 |
| 6.1 空芯光纤复合微腔高温高压一体化传感原理 |
| 6.2 光纤复合微腔干涉仪传感器的制备与光谱表征 |
| 6.2.1 空芯光纤复合微腔干涉仪的制备 |
| 6.2.2 频谱分析与信噪比优化 |
| 6.2.3 复合微腔干涉光谱的分离与提取 |
| 6.3 高温高压传感测试与解调 |
| 6.3.1 高温高压一体化测试系统的搭建 |
| 6.3.2 高温高压测试与解调 |
| 6.3.3 高温高压一体化测试与解调 |
| 6.4 小结 |
| 第7章 空芯光纤开放微腔动态压力传感技术 |
| 7.1 光纤白光干涉动态测量方法 |
| 7.2 激光干涉动态测量技术 |
| 7.3 动态压力响应测试 |
| 7.3.1 传感器件制备 |
| 7.3.2 气压响应速度测试与评估 |
| 7.3.3 声压响应测试 |
| 7.4 小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 8.1 论文总结 |
| 8.2 论文创新 |
| 8.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 指导老师对研究生学位论文的学术评语 |
| 答辩决议委员会决议书 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的研究成果 |
| 附件 |
（8）硅基马赫曾德沟槽热光开关的实验研究与仿真分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 硅基光子学概述 |
| 1.2 硅基热光开关及其他硅基热光器件的研究进展 |
| 1.2.1 硅基热光开关研究进展 |
| 1.2.2 其他硅基热光器件的研究进展 |
| 1.3 本论文工作的研究思路 |
| 参考文献 |
| 第二章 硅基热光开关理论基础和热学有限元方法 |
| 2.1 热光效应 |
| 2.2 光波导理论 |
| 2.2.1 三层平板光波导模式分析 |
| 2.2.2 矩形光波导模式分析 |
| 2.3 光波导耦合模理论 |
| 2.4 热传导有限元分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 硅基热光移相器的热学仿真 |
| 3.1 硅基热光移相器的基本结构和工作原理 |
| 3.2 热光移相器稳态仿真 |
| 3.2.1 仿真建模 |
| 3.2.2 仿真步骤 |
| 3.2.3 稳态分析 |
| 3.3 热光移相器瞬态仿真 |
| 3.3.1 仿真建模 |
| 3.3.2 仿真步骤 |
| 3.3.3 瞬态分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 硅基MZI型沟槽热光开关的测试和热学仿真 |
| 4.1 MZI沟槽热光开关结构 |
| 4.2 MZI沟槽热光开关的测试 |
| 4.2.1 测试平台 |
| 4.2.2 无源测试 |
| 4.2.3 有源测试 |
| 4.3 沟槽热光移相器热学仿真 |
| 4.3.1 仿真建模 |
| 4.3.2 稳态仿真 |
| 4.3.3 瞬态仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 硅基MZI型热光开关的热串扰仿真 |
| 5.1 MZI型热光开关的热串扰 |
| 5.2 沟槽对MZI型热光开关的热串扰的分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 硕士期间学术成果 |
| 致谢 |
（9）单硫族化合物的非线性光学特性与超快光纤激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 二维材料的基本性质 |
| 1.2.1 石墨烯 |
| 1.2.2 过渡金属硫化物 |
| 1.2.3 其它二维材料 |
| 1.2.4 二维材料异质结结构 |
| 1.3 二维材料光调制器件 |
| 1.3.1 全光调制方式 |
| 1.3.2 电光调制方式 |
| 1.3.3 热光调制及其它类型光调制 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 制备与表征 |
| 2.1 二维材料的常用制备方法 |
| 2.1.1 自上而下的制备方法 |
| 2.1.2 自下而上的制备方法 |
| 2.2 二维材料的表征 |
| 2.2.1 拉曼测试 |
| 2.2.2 光致发光测试 |
| 2.2.3 X射线衍射 |
| 2.2.4 光学吸收测试 |
| 2.3 可饱和吸收体的制备 |
| 2.3.1 可饱和吸收体的工作机制 |
| 2.3.2 二维材料可饱和吸收体类型 |
| 2.3.3 可饱和吸收特性测量 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 二维材料的非线性光学特性研究 |
| 3.1 二维材料非线性性质 |
| 3.2 二维材料非线性测量技术 |
| 3.2.1 Z-scan技术 |
| 3.2.2 I-scan技术 |
| 3.2.3 泵浦探测技术 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 基于二维材料的超快光调制器件 |
| 4.1 锁模技术 |
| 4.1.1 主动锁模 |
| 4.1.2 被动锁模 |
| 4.2 调Q技术 |
| 4.2.1 主动调Q |
| 4.2.2 被动调Q |
| 4.3 基于GaTe和 GeTe可饱和吸收体的被动锁模激光器 |
| 4.3.1 可饱和吸收体的制备和表征 |
| 4.3.2 非线性光学特性测试 |
| 4.3.3 掺铒、掺铥被动锁模光纤激光器 |
| 4.4 基于GaSe和 GeSe可饱和吸收体的被动调Q激光器 |
| 4.4.1 可饱和吸收体的制备及表征 |
| 4.4.2 非线性光学特性测试 |
| 4.4.3 被动调Q激光器 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 论文创新点 |
| 5.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 指导教师对研究生学位论文的学术评语 |
| 答辩委员会决议书 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 |
（10）基于硅基光波导的双Fano谐振研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 Fano谐振形成机制 |
| 1.3 Fano谐振的研究背景 |
| 1.3.1 单Fano谐振研究进展 |
| 1.3.2 双Fano谐振研究现状 |
| 1.4 本论文研究内容 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 1.4.3 创新点与优势 |
| 第二章 器件结构基础理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 硅基光波导 |
| 2.3 硅基波导传输特性 |
| 2.3.1 基本传输特性 |
| 2.3.2 波导耦合理论 |
| 2.4 微环谐振器 |
| 2.4.1 基础结构 |
| 2.4.2 基本参量 |
| 2.4.3 主要功能 |
| 2.4.4 理论建模方法 |
| 2.5 硅基光波导调制机制 |
| 2.5.1 热光调制 |
| 2.5.2 电光调制 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于U形反馈波导的双Fano谐振研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 双Fano谐振器件 |
| 3.2.1 结构设计 |
| 3.2.2 理论模型 |
| 3.2.3 器件制作 |
| 3.3 双Fano谐振器件测试与分析 |
| 3.3.1 传输特性测试 |
| 3.3.2 独立可调谐性能测试 |
| 3.3.3 连续态相位调制分析 |
| 3.4 器件结构优化研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 结合马赫增德尔结构的双Fano谐振研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.1.1 马赫增德尔结构 |
| 4.1.2 传输特性谱线 |
| 4.2 结合马赫增德尔结构的单Fano谐振器件 |
| 4.2.1 器件结构设计 |
| 4.2.2 可调谐性能分析 |
| 4.3 结合马赫增德尔结构的双Fano谐振器件 |
| 4.3.1 器件结构设计 |
| 4.3.2 可调谐性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
四、聚合物热光相移器件的研究及其应用（论文参考文献）
- [1]面向多维复用的硅基亚波长结构集成光子器件研究[D]. 许弘楠. 浙江大学, 2021(01)
- [2]硅-有机复合集成电光调制器设计、制备与测试研究[D]. 邹艳慧. 大连理工大学, 2021(01)
- [3]光载射频信号处理若干技术及应用研究[D]. 陈光. 北京邮电大学, 2021(01)
- [4]集成光波导延迟线关键技术研究[D]. 郭一鸣. 电子科技大学, 2021(01)
- [5]基于倒脊型SU-8波导的热可调谐布拉格光栅滤波器研究[D]. 程方圆. 浙江大学, 2021(09)
- [6]光学相控阵技术最新研究进展[J]. 丁军. 飞控与探测, 2020(06)
- [7]空芯光纤微腔干涉型高温高压传感技术研究[D]. 张哲. 深圳大学, 2020(11)
- [8]硅基马赫曾德沟槽热光开关的实验研究与仿真分析[D]. 赖芸. 南京大学, 2020(02)
- [9]单硫族化合物的非线性光学特性与超快光纤激光器研究[D]. 张梦羽. 深圳大学, 2020(10)
- [10]基于硅基光波导的双Fano谐振研究[D]. 赵婷. 兰州大学, 2020