【摘 要】
：
近年来,2μm波段光纤通信越来越受到关注。在该波段,掺铥光纤放大器具有更宽的增益谱,光子带隙光纤（Photonic Bandgap Fibers,PBF）具有更低的理论衰减值（0.1 d B/km）,这些优势有助于解决目前光纤通信面临的数据流量大,而光谱资源有限的问题。密集波分复用（Dense Wavelength Division Multiplexing,DWDM）技术在光纤通信中是解决大容量
论文部分内容阅读
近年来,2μm波段光纤通信越来越受到关注。在该波段,掺铥光纤放大器具有更宽的增益谱,光子带隙光纤（Photonic Bandgap Fibers,PBF）具有更低的理论衰减值（0.1 d B/km）,这些优势有助于解决目前光纤通信面临的数据流量大,而光谱资源有限的问题。密集波分复用（Dense Wavelength Division Multiplexing,DWDM）技术在光纤通信中是解决大容量信息传输问题的首选方案,阵列波导光栅（Array Waveguide Grating,AWG）是DWDM系统的关键器件,而目前有关2μm波段AWG的研究尚处于起步阶段,性能上有很大提升空间,比如器件损耗、串扰、尺寸、与CMOS兼容性等,因此2μm波段AWG的研究还需进一步深入。本文对适用于2μm波段DWDM技术的片上集成AWG器件开展研究。简述了片上AWG的发展现状,并对AWG的基本原理进行阐述,介绍了AWG各项参数的确定以及衡量AWG性能的各项指标。主要基于硅和氮化硅两种与CMOS兼容的材料体系,对高性能AWG进行设计与性能优化。讨论了影响器件性能的主要因素,仿真优化了不同波导缝隙距离对器件性能的影响。结果显示,硅基AWG的最小插入损耗为2.57 d B,通道串扰为-20.43 d B,器件最终尺寸约为1400×860μm~2。基于氮化硅材料平台在2μm波段AWG的设计,优化结果显示插入损耗为1.68 d B,通道串扰-24.62 d B,最终器件尺寸达到3×2.5 mm~2。基于硅和氮化硅的AWG设计都实现了较好的器件性能和较小的器件尺寸。此外,还针对2μm波段光纤与集成光波导的耦合问题,基于硅和氮化硅两种材料进行了光栅耦合器的设计。基于硅材料,分别设计了波导厚度为220nm和340 nm的光栅耦合器。相较于均匀周期光栅结构,通过啁啾光栅实现了31%的耦合效率。基于340 nm浅刻蚀啁啾光栅,实现了52.4%的耦合效率。基于氮化硅波导,实现了周期均匀的全刻蚀光栅耦合器,耦合效率最高可达到35.4%。
其他文献
被动锁模光纤激光器实际上是一个耗散系统,适用于观察各种孤子动力学和非线性现象,并且具有体积小、抗干扰性好、功率高等优势,因此近年来受到广泛的研究。目前主要使用非线性偏振旋转效应（NPR）、八字腔和二维材料锁模、多模光纤混合结构等方式来锁模并实现多孤子输出。本文围绕基于非线性多模干涉效应的被动锁模掺铒、掺镱光纤激光器和NPR效应的锁模掺铒光纤激光器展开了多孤子锁模的研究。本文首先使用三种不同的多模光
图像是人类获取信息的重要载体,科学技术的进步和人类的发展离不开图像的获取。但是图像获取过程并不是理想化的,多种因素的存在使得图像在获取过程中发生退化,对于通过退化后的模糊图像来获得清晰图像这一需求,人们提出了一系列图像复原算法。相比空间域,图像在变换域中能够表现出更多的特性,基于该理论本文的研究从传统的图像复原算法和神经网络图像复原两个角度展开,分别引入小波变换,对算法进行研究以达到更好的图像复原
人口老龄化成为日益严重的社会现象,随之而来的健康问题也越来越受到人们的重视,其中,听力损失问题广泛存在于老年群体中,严重影响患者与外界的沟通能力和生活质量,助听器作为听力损失治疗的首选方案应运而生。助听器的关键技术众多,更符合人耳的听觉感知特性以及更舒适的佩戴体验始终是设计助听器的首要考虑因素。本文从人类听觉感知机理和听力障碍的产生机制开始研究,并基于听力损失患者的听力曲线,提出宽动态压缩算法的设
硅基光电集成被认为是高带宽和低功率光互连的理想解决方案,高性能电光调制器和探测器作为互连系统的核心器件,起着转换光电信号的作用,其性能优劣很大程度上决定了系统的整体性能。迄今为止,在通信波段对于互连系统无论分立器件还是系统集成均已实现一定程度的商用化,但是为满足日益增长的容量需求。亟需开展2μm波段光互连的研究以进一步拓展通信容量。本文以硅基光互连分立器件的开发以及2μm光通信新窗口的探索为背景,
近年来,高集成度、低功耗、低损耗的光电器件成为硅基光子学的研究重点。绝缘体上硅（Silicon-On-Insulator,SOI）平台上的光开关具有尺寸小、低功耗的优点,最重要的是基于硅材料的光开关可与互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS）制造工艺兼容。波导型光开关具有集成度高,尺寸小的特点,是光子集成电路中的重要组成器件之
钙钛矿是一种新型半导体材料,具备载流子扩散距离长、带隙可控、载流子寿命长等优点。近年来钙钛矿不仅于太阳能电池的研究中扮演重要角色,也被广泛应用于微型激光器、光电探测器的研究中,具有很好的应用前景。然而目前关于将各类钙钛矿光电器件进行集成的相关研究却很少,其中一个重要原因在于材料制备方面的瓶颈。尽管理论上钙钛矿单晶相较于多晶薄膜具有更好的光电性能,目前大多数基于钙钛矿的器件依然依赖于多晶薄膜,现实与
随着军事、雷达、卫星等应用需求的不断提升,关于高精度浮点超越函数的实现不断被提出。其中,反正余弦函数运算单元在数据分析、气象计算、信号处理等领域有着非常重要的应用,因此高性能浮点反正余弦函数运算单元的设计与实现对现代工程应用具有重大意义。目前,反正余弦函数运算单元的实现方法主要包含查找表、泰勒多项式逼近等方法,这些方法虽在低位宽运算中保证了一定的运算性能,但当位宽不断增加,其资源开销也随之急剧增加
二十世纪八十年代之前,多数集成电路企业采用IDM（integrated design and manufacture）商业模式。这种模式下,IDM厂商负责集成电路（IC）设计、制造、封装测试等各个环节,甚至也会延伸到下游电子终端。然而随着芯片微缩以及加工技术和设备成本的飞涨,开发先进制程技术的成本也越来越高,许多IDM厂商无法通过投资生产线实现收益。随着产业分工的进一步细化,无晶圆厂和无生产线设计
面对云计算等互联网应用驱动之下的互联网流量持续增长,相干光通信系统使用超高波特率、高阶调制格式信号,有效提升频谱效率,进而支撑海量信息传送需求。与此同时,现有系统下光信号对发射机硬件损伤更加敏感,迫切需要开展硬件损伤监测与分析技术的研究。本论文围绕光通信系统中的信号同相/正交（In phase/quadrature,IQ）分量不平衡和时钟偏移等主要硬件损伤,重点分析研究可适用多损伤共存下的宽范围联
随着科技的进步和经济的飞速发展,研制开发新型实用高性能的传感器,在各行各业都具有重要价值。在各种光学传感器中,基于模间干涉的锥形传感器成为研究中一大热门方向。锥形光纤将传感器的结构尺寸缩减到毫米乃至微米量级,具备成熟的理论基础和制备技术,并且具有高灵敏,高可靠性等优点。本文以此为出发点,从理论设计和实验制备以及性能检测等三方面出发,基于模间干涉原理,提出了基于锥形光纤的两种传感器结构,分别为芯径较