集成光波导谐振环的设计与研究

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1、东南大学硕士学位论文集成光波导谐振环的设计与研究姓名：张晓阳申请学位级别：硕士专业：光学工程指导教师：张彤20080301摘要集成光波导谐振环是集成光学领域的热门研究问题之一，是光学传感器，光开关，激光放大器，滤波器，波分复用器，光学延时组件等光学器件的核心组成部分。本论文的主要工作是设计集成光波导谐振环器件，包括材料的选取，结构的设计、模拟和优化，以及制作工艺的探讨。本文针对光波导谐振环的结构特点，将谐振环分成耦合器和弯曲波导两部分，建立了用于分析光波导谐振环的基本理论模型，从多光束干涉的物理过程出发，分析了谐振环的谐振特性，并得出谐振环的关键参数对谐振特性的影响

2、，讨论了大尺寸光波导谐振环应用于制备光波导陀螺的关键技术指标，推导了弯曲波导损耗，耦合器耦合比等参数和光波导陀螺灵敏度之间的关系。并在此基础上，提出一种优化设计的集成马赫一曾德尔热光耦合器的可调谐振环，用以改善可调谐振环的移频特性。实验方面，研究了有机聚合物光波导谐振环的制备工艺过程，利用聚碳酸酯材料制备了低损耗的有机聚合物平板光波导，并测试和分析了其损耗特性。设计了光波导谐振环掩模版，并制备出条形聚合物光波导样品。为制备高性能低损耗的光波导谐振环提供了理论支持和实验准备。此外，针对不同聚合物材料的加工特性和折射率参数，设计了利用不同芯包层材料实现单模传输的光波导结

3、构，为实验制备光波导谐振环提供了多种可行方案。关键词：集成光学；谐振环；传输特性；光波导陀螺；清晰度————查垦奎堂堡!：兰堡丝茎AbstractInintegratedopticssystem,waveguideringresonatorsarekeyelementsforopticalsensors，wavcguideswishes，lasers，opticalfilters，opticaldelaylines，andwavelength-division—multiplexingsystems．Inthisarticle，thedesignsofwavegui

4、deringresonatorareshown,thewaveguidematerials，analysisandoptimizeofstructuresoftheringresonatorsandthefabricationofdevicesarcalsoincluded．First,anaccuratemethodwasshowntodesigntheringresonator．Inthismethod，theringresonatorwasdividedintotwoparts,thecouplerandthebendwaveguide，thephaseshi

5、ftcausedbythelengthofbendwaveguideWasaddeduponthepropagationphaseshiftofthecoupler．Throughthevectoranalysis，theintensityofresonanceoftheringresonatorw舔calculated,andthecharacteristicsoffingresonatorwereshown．Second,theringresonatorwithlongbendingradiusforintegratedopticalwaveguidegyros

6、copeWasanalyzed．Thebendingwaveguidelossandthecouplingratiooftheresonatorwereshownasthetwoimportantfactorsforringresonators-Anoptimizedtunableringresonatorwiththermal-opticMach-Zehnderinterferometer(MZI)WaspresentwhichCanbeusedtoimprovethefrequencycharacteristicoffingresonators．Finally,

7、thefabricationofthewaveguideringresonatorswasstudied．AnewtypeofPolycarbonateslabwaveguidewithlowlossw笛fabricated,andthen，themaskofringresonatorsandthesamplesofrectangularwaveguidedevicesWCi'ealsoshown·Alltheworkcouldbeagoodpreparationforhighperformanceopticalwaveguideringresonator．On