微环谐振腔串扰特性研究

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1、硕士学位论文微环谐振腔串扰特性研究RESEARCHOFTHECROSSTALKCHARACTERISTICSFORMICRORINGRESONATOR程贵玉哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O439学校代码：10213国际图书分类号：535密级：公开理学硕士学位论文微环谐振腔串扰特性研究硕士研究生：程贵玉导师：刘丽萍副教授申请学位：理学硕士学科：物理学所在单位：物理系答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O439U.D.C:535Dissertationfort

2、heMasterDegreeinScienceRESEARCHOFTHECROSSTALKCHARACTERISTICSFORMICRORINGRESONATORCandidate：ChengGuiyuSupervisor：AssociateProf.LiuLipingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：PhysicsAffiliation：DepartmentofPhysicsDateofDefence：June,2018Degree-Conferr

3、ing-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要微环谐振腔在光电子集成中处于非常热门的研究领域，基于微环谐振腔实现了许多功能器件，如色散补偿器、光分插复用器、延时线、滤波器、波导传感器等，因此微环谐振腔在集成光学中的地位也越来越重要。本文以研究微环谐振腔串扰特性为背景，分析其码间串扰、相干串扰及超窄信道信道串扰特性，为在器件设计水平上降低串扰提供了理论依据，具有重要的实用价值。本文基于微环谐振腔基本工作原理，对其振幅相位特性分析得到了传输特性。研究了在谐振频率处由于微环谐

4、振腔未能处于临界耦合状态，将在Drop端和Through端引入串扰，仿真了非对称及对称微环谐振腔的Drop端和Through端的串扰特性。实际应用系统中，高速皮秒脉冲光入射到微环谐振腔后，由于微环谐振腔会对输出信号时域展宽，因此带来一定的码间串扰，研究微环结构参数、入射脉冲参数与码间串扰之间的关系，得到降低码间串扰的方案，并基于频域响应函数对其进行分析讨论。在多信道系统中，由于微环谐振腔频域响应函数非理想型带通函数，会使得相邻信道光场泄漏到微环谐振腔中，与主信道光相干带来相干串扰，研究微环结构参数、入射脉冲参数与相干

5、串扰的关系，为制备低串扰微环谐振腔提供了指导意义。针对一般微环谐振腔在超窄信道中由于带宽较大引入较高的信道串扰，本文提出了基于微环谐振腔掺杂铒离子来抑制信道串扰。结合铒离子速率方程、信号光、泵浦光传输方程以及微环耦合理论，得到有源微环传输特性。研究泵浦光功率、掺铒浓度、微环结构参数与信道串扰之间的关系，并基于有源微环谐振腔非线性效应、增益效应、减小带宽等分析其降低超窄信道的原因。最后考虑高速皮秒脉冲光入射有源掺铒微环谐振腔带来的码间串扰特性，本文提出基于掺铒微环分段模型，将入射高斯脉冲时域离散，对有源掺铒微环谐振腔动

6、态特性分析，得到输出脉冲随时间变化关系，研究输出脉冲之间的码间串扰特性。研究了不同微环谐振腔参数、泵浦光功率、掺铒浓度、脉冲间隔等因素与码间串扰的关系，并基于有源微环谐振腔延时特性分析在码间串扰，提出有源微环“奇异点”的存在导致码间串扰峰值。关键词：微环谐振腔；码间串扰；相干串扰；超窄信道；信道串扰；IAbstractAbstractThemicro-ringresonatorisaverypopularresearchfieldinoptoelectronicintegration,manyfunctionalde

7、vices,suchasdispersioncompensator,opticalsplittermultiplexer,delayline,filter,waveguidesensorandsoon,arerealizedbymicro-ringresonator,sothemicro-ringresonatorisbecomingmoreandmoreimportantinintegratedoptics.Inthisdissertation,basedonthestudyofcrosstalkcharacter

8、isticsofamicro-ringresonator,thecrosstalkcharacteristicsofintersymbolcrosstalk,coherentcrosstalkandultra-narrowbandwidthchannelsinterchannelcrosstalkareanalyzed,whichprovide