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时间:2019-05-15
《楔形单模光纤与半导体MQW-PLC器件连接耦合技术的研究》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、东南大学硕士学位论文摘要摘要半导体多量子阱平面光波光路器件(MQW-PLCs)和单模光纤的耦合是MQW-PLCs研制过程中的关键技术之一。影响其有效耦合的主要因素是模场失配。楔形单模光纤Oars.SMF)是解决单模光纤与MQW-PLCs出射的椭圆光场失配问题的一种有效手段。本文首先推导并建立了分析二维渐变光纤的二维阶梯串联方法(2D-SCM),获得了各区域模场分布和传播特性。在此基础上,建立了基于等效矩形波导的三维有效折射率阶梯串联法(ElM.SCM)模型,获得三维WS.SMF不同横截面出场分布和光波传输图景,从而得到比用BPM数值分析的结果更加精细和准确
2、的WS.SMF出射场。接着,提出使用WS.SMF可以实现与带有2D.T-SSC的波导芯片的高效耦合,为MQW-PLC各类器件提供了可行的2D.模斑转换单元;建立了WS.SMF和半导体MQW光波导芯片耦合的射线理论分析和数值分析模型,优化了WS.SMF的结构参数;讨论了WS.SMF纵向.水平和垂直失配容差与耦合损耗的关系。最后.建立了WS—SMF测试系统,实验测出WS.SMF的工作距离和出射光斑尺寸,与理论和数值分析结果一致,从而证实所建立分析模型的正确性;建立了MQW-PLC器件裸片与WS—SMF精确耦合装置和光学特性测试系统,对2×2光栅型MQW滤波器进
3、行了实验研究,获得其电吸收和滤波效应,达到预期结果。关键词:多量子阱(MQw):平面光波光路器件(PLCs);连接耦合;楔形单模光纤(ws·SMF)阶梯串联方法(SCM),束传播法(BPM),二维模斑转换器(2D—T-SSC)东南大学硕士学位论文AbstractABsTRACTThecouplingbetweensinglemodeopticalfiber(SMOF)andplanarlightwavecircuits(PLCs)isoneofcriticaltechniquesduringtheperiodoftheresearchanddevelopm
4、entforPLCs.OnemainfactorthatcanaffectcouplinglossismodemismatchbetweenPLCsandSMOF.Wedge-shapedSMFcarlsolvethisproblem.Inthispapegfirstly,basedontwodimensionaltaperedfiberstructure,twodimensionalstaircaseconcatenationmethodisdeduted.Thenbyusingequivalentrectangularribwavegnideandeq
5、uivalentindexmethod,threedimensionalstaircaseconcatenationmethodhavebeenobtained.TheresultsofEIM-SCMaremoreaccuratethanthoseofBPM.Subsequently,the2DtaperedSSCforconnectingWS-SMFtoMQW-PLCsbasedonInP/InGaAsPhavebeeninvestigatedintensivelybyusingradialtheoryandBPM.Weanalyzeandsimulat
6、eLight-wavetransmittingintheseaswellassomeparametersthatcouldinducetheinsertionloss,suchaswedgeangle,cylindricalradius,aspectratios,andworkingdistanceforconnectingWS—SMFtoMQW-PLCs.Optimaldesignon2D-T-SSCandWS-SMFareacquired,respectively.TheinsertionlossveFsustheverticalandhorizont
7、almisalignmentsarenumericallysimulatedforcouplingbetween2D—T-SSCandWS-SMF.Andalso,thealignmenttoleranceoftransverseoffsetisanalyzedanddisscussedindetail.AsaresulLbyusingSSC.theinsertionlossisclearlyreducedandthetolerancesforboththelateral(includingbo出verticalandhorizontal)arelarge
8、r.Finally,theWS—SMFsdesignedhaveb
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