多频微波静磁波对导波光的衍射作用研究论文

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1、电子科技大学硕士学位论文多频微波静磁波对导波光的衍射作用研究姓名：尚丹申请学位级别：硕士专业：光学工程指导教师：武保剑20080501摘要磁光薄膜波导中，在外加磁场作用下，注入微带线的射频信号会激发出静磁波，与入射导波光作用引起导波光的Bragg衍射效应并导致导波光模式转换。利用这种效应可研制磁光Bragg组件，在光通信和光信号处理领域如频谱分析、磁光组播开关、光调制器等方面有着非常诱人的应用前景。相对于原理相似、应用较多的声光Bragg组件，磁光Bragg器件有着较大的优势，如可通过直流偏置磁场扩大载波频率范围(0．5G．40GHz)；更大的磁光带宽；更高的调制／开关速度。因此，将基于静磁波

2、的磁光效应即时引入光信号处理具有重要的现实意义。随着电磁环境的日益复杂，现代的信号处理要求器件具有并行处理能力，因此并行处理也是磁光、声光Bragg器件的发展趋势。然而，目前的磁光作用理论只考虑了单频静磁波的情况，对多个频率的磁光作用研究涉及较少，只有少量的演示性实验。因此，有必要对多频磁光作用理论展开研究，为这类实验的展开和器件的应用提供理论指导。本文在传统的静磁波与导波光作用理论基础上，研究了同时激发的多个频率的静磁正向体波与导波光的相互作用，主要工作及创新点如下：1．分析了多个频率的静磁正向体波对导波光的多级衍射过程，给出了三频情形下衍射光状态转移图，揭示了各个态的衍射光产生和转移规律。

3、详细推导了三级磁光作用近似下的多频耦合模方程，给出了耦合模方程的小信号解析解。利用多频耦合模方程对两频磁光作用做了分析，同时施加7．302GHz和7．245GHz两个静磁波信号时计算得到的衍射效率分别为6．7％和6．2％，与实验结果一致。2．研究了多频磁光作用过程中产生交叉调制、互调制、信号压缩等。根据信号压缩不超过ldB的条件，给出Yd,信号临界点的计算方法，此时对应的源消耗不超过40％；同时表明，小信号时只需考虑一级磁光作用，超出小信号范围需考虑二级磁光作用。参照声光多频作用中高阶量的计算方法，给出了相位匹配时二阶和三阶互调项的近似解析式，与严格的数值计算结果符合很好。3．具体分析了多频磁

4、光衍射在并行I江频谱分析和构建光组播开关方面的应用。在并行RF频谱分析方面，l江信号的频率可根据衍射光点在焦平面的位置得到，而相对强度大d,贝tJ需要对检测到的衍射光强进行矫正，矫正量可以由等功率时的单频衍射频谱得到，利用该方法较好的还原了RF信号相对强度。对于光组播摘要开关，可利用多个RF信号控制多束主衍射光的方向和强度，使衍射光偏转到有组播需求的端口，可实现动态光组播。关键词：静磁正向体波，多频磁光Bragg衍射，磁光RF频谱分析，三阶互调IIABSTRACTABSTRACTInmagneto·optic(MO)filmwaveguides，theinteractionbetweengui

5、ded·opticalwaves(GOWs)andmaguetostaticwaves(MSWs)excitedbytheRFsignalappliedintomicrostriplinemayleadtotheBraggdiffractioneffectsandmodeconversionoftheGOWs．TheMSWdevicesbasedonMOBraggdiffractioneffectshaveagreatapplicationtoopticalcommunicationandopticalinformationprocessingsuchasRFspectrumanalyzers

6、，opticalbroadcastswitchesandopticalmodulators．Incomparisonstothenowprevalentacoustooptic(Ao)Braggdeviceswhichhasthesimilarpnncipal丽tllMOBraggmodules，theformerpossessestheuniqueadvantagessuchasmuchlargerrangeoftunablecarderfrequencies(0．5G-．-40GHz)readilyobtainedbyvaryingbiasDCmagneticfield，largerMeb

7、andwidthandmuchhigherandelectronicallytunablemodulation／switchingandscanningspeeds．So，ithasarealisticsignificancetointroduceMSW-basedMediffractiontheoryintothefieldofopticalsignalprocessing．Withmoreco