聚合物波导型光衰减器的研究

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1、摘要集成光学是随着现代信息处理系统的发展而产生的它提供了具有不同集成度及不同功能的集成光路从而弥补了传统的光学信息系统的缺陷光衰减器是一种广泛应用的无源光器件结合高分子聚合物自身的性能优势研究聚合物波导型可调光衰减器有着非常重要的意义本文的主要工作就是围绕聚合物可调光衰减器展开的主要讨论了光衰减器的工作原理设计优化方法以及工艺因素的影响具体的内容如下首先介绍了集成光波导器件产生发展和器件材料工艺的进展同时介绍了光衰减器的作用及现阶段国内外公司的相关产品性能提出了本课题的研究目的和内容然后是介绍了目前

2、光衰减器的各种实现方法的原理主要介绍了位移型光衰减片型液晶型微机电系统型以及热光波导型的衰减器并对热光波导型光衰减器的工作原理热光效应和热传导做了较为全面的理论介绍分析接着介绍了用于模拟计算的有限差分光束传播法FDBPM(FiniteDifferenceBeamPropagationMethod)方法的基本原理及算法的稳定性分析及求解的透明边界条件同时介绍了将三维结构转化为二维结构的有效折射率法并且用这些方法模拟了Y分支的特性然后是详细的介绍了一种非对称的Y分支型光衰减器的设计优化过程先根据前文介绍

3、的热传导理论模拟了用于可调衰减器的电极的热场分布设计了电极的最优位置然后利用马卡蒂里近似解法求解掩埋条形波导的单模条件并计算了波导的宽度和厚度设计了非对称Y分支型的光衰减器的Y分支结构电极参数完成整个设计过程最后模拟了光衰减器的偏振相关性和波长相关性从而也得到了一个聚合物可调光衰减器的设计优化方法最后考虑了旋涂法成膜及光刻对器件形成造成的宏观误差模拟了薄膜厚度波导宽度和Y分支角钝角给器件性能带来的影响本文提出了一种集成光波导器件的数值模拟设计及优化方法对其他的集成光波导器件的设计有着指导参考价值关键

4、词集成光学光无源器件波导设计可变光衰减器IAbstractIntegratedopticsemergeswiththedevelopmentofmoderninformationprocesssystem.Itcanofferintegratedopticalcircuitwithdifferentfunctionstomeetthenewrequirementsforopticalprocesssystem.Opticalattenuatorisakindofwidelyusedpassiveop

5、ticalcomponent.Recentlymaterialusedtofabricatewaveguidecomponentshasachievedconsiderabledevelopment.Amongthem,polymerhasattractedgreatattentionduetoitssuperiorcharacteristicssuchaslowpowerconsumptionandeasytofabricate,etc.Inthisthesis,focusingonpolymer

6、icvariableopticalattenuator,themaincontentisasfollows:Firstly,thedevelopmentofintegratedwaveguidecomponentsanditsfabricationmethodwasintroduced,andthefunctionofattenuatorwasalsodescribed.Secondly,theprinciplesofdifferentkindsofopticalattenuatorwereintr

7、oduced,includingtypeofmechanical-shiftopticalattenuatorglasses,liquidcrystal,micro-electro-mechanicalsystems(MEMS)andthermo-opticalwaveguide.Thenthebasisofthermo-opticalattenuator—thermo-opticeffectandheatconductionwasspeciallydiscussed.Thirdly,FD-BPM(

8、FiniteDifference-BeamPropagationMethod),themethodtosimulatethevariableopticalattenuatorwasintroduced.ThereliabilityanditsTBC(TransparentBoundaryCondition)werealsoconcerned.EIM(EfficientIndexMethod)wasthenanalyzedwhichisusedtotransfera3-