一、InGaAsP/InP DH Ridge Waveguide Phase Modulator with High Modulation Efficiency（论文文献综述）
许弘楠[1]（2021）在《面向多维复用的硅基亚波长结构集成光子器件研究》文中研究说明伴随着微电子技术的快速发展与数据处理需求的爆发性增长,芯片互联与数据中心通信正面临着日益严重的传输带宽瓶颈。基于多维复用的新型光互联技术则通过结合波长、偏振、模式等多个维度,提供了一种可行的解决方案。硅基集成光子器件凭借其紧凑的器件尺寸、极低的工作能耗与成熟的加工工艺,被广泛视作构建基于多维复用光互联系统的最佳平台之一。近年来,包括亚波长光栅、超材料、超光栅在内的硅基亚波长结构逐渐兴起,并被应用于波长、偏振、模式等光子特性的精确调控。本文涉及的主要工作是,通过结合硅基亚波长结构与硅基集成光子学,实现一系列具有低损耗、低串扰、大带宽,并可用于片上、片间及空间多维复用的硅基集成光子器件。我们首先讨论了在硅基集成光子器件的仿真、加工与测试方法,并在此基础上,依次对偏振维度、模式维度、波长维度调控以及空间多维光通信中涉及的几类关键器件进行研究。针对偏振维度调控,我们利用硅基亚波长光栅的各向异性与色散特性,提出三类高性能偏振调控器件,即硅基偏振分束器、硅基起偏器与硅基偏振旋转器。对于硅基偏振分束器,我们提出一种基于亚波长光栅异质结的新颖结构。通过拼接光轴取向正交的亚波长光栅,构造了一种具有显着各向异性的耦合器结构,从而有效地分离了输入的正交偏振态。这一器件可以实现215nm以上的工作带宽。对于硅基起偏器,我们提出一种新颖的亚波长光栅/弯曲波导混合结构。通过结构参数优化,可以使得亚波长光栅对TE、TM偏振态产生显着的等效折射率差,从而有效地增强弯曲损耗的偏振相关性,从而保证输入光中的TM分量被完全滤除。这一器件可以在415 nm以上的光学带宽范围内保证低插入损耗与高偏振消光比。对于硅基偏振旋转器,我们提出一种新颖的亚波长光栅/缺角波导混合结构。我们将传统缺角波导中的缺角部分替换为亚波长光栅,利用亚波长光栅的异常色散特性,消除了偏振转化长度的波长相关性,从而实现了 415 nm以上的超大光学带宽。针对模式维度调控,我们利用亚波长光栅与超材料的折射率调控特性,提出三类高性能多模传输相关器件,即硅基多模波导弯曲结构、硅基多模波导交叉结构与硅基多模波导功分器。对于多模弯曲传输,我们提出一种新颖的渐变折射率模式转换器,将输入的直波导模式完全转化为相应的弯曲波导模式。我们实验验证了半径30μm以下的4模式弯曲传输,实验测得1.5 dB以下的插入损耗与-20 dB以下的模间串扰。对于多模交叉传输,我们提出一种新颖的Maxwell鱼眼透镜结构,并利用其共轭成像特性将任意高阶模式无损地传输至对侧。我们实验验证了基于这一结构的2模式交叉传输,实验测得插入损耗仅为0.28 dB,同时串扰低于-20 dB。对于多模分束传输,我们提出一种新颖的等效介质分束镜结构,通过调控亚波长光栅的等效折射率,将特定比例的入射光反射至输出端口,从而实现低损耗、低串扰的多模分束传输,并且具有415 nm以上的超大光学带宽。针对波长维度调控,我们提出一种基于连续区束缚态的硅基超光栅滤波器。利用波导内部的干涉相消效应,消除Bragg谐振态的横向衍射损耗,从而产生具有高品质因子的准束缚态。我们实验验证了临界波导宽度附近准束缚态的建立过程,并且利用这一机制构造了Q值5000以上、自由光谱范围100 nm以上的窄线宽滤波器。针对空间多维光通信,我们提出一种基于连续区束缚态的硅基超光栅光学天线。利用不同衍射通道之间的干涉相消效应,有效抑制了光栅天线的衍射强度,并实现了平坦的衍射强度光谱。实验测得衍射强度仅为3.3×10-3 dB/μm,对应0.027°以下的超小远场发散角。最后,我们总结了本文中的主要工作,并对未来的研究方向进行了展望。
牛慧娟[2]（2021）在《基于光场调控和微结构的高性能光探测器的研究》文中研究指明互联网+、数据中心、人工智能、智慧城市等现代化高科技不断涌现,当代信息社会快进入5G时代,数据量持续攀升,预计未来全球网络流量将持续以45%左右的指数增长。然而由于存在数字集成电路的摩尔定律与高速模拟光电技术之间的固有尺度差异,接口速率和光纤容量仅以每年约20%的速度递增,致使网络带宽出现容量“恒不足”现象,提高系统速率是“恒不变”的研究方向。光探测器是光通信系统接收端的核心器件,其性能直接影响到整个系统的性能。在超高速、超长距离光纤通信系统、数据中心互传中,光探测器需要同时具有高速、高量子效率。本论文以提高光通信系统中光探测器的高速、高量子效率性能为目标,围绕基于光场调控和微结构的高性能光探测器开展了理论与实验研究。本论文的主要创新点和研究成果如下:1.通过理论分析发现,改变PIN-PD内部载流子的分布可以提高其响应速度。首先针对台面型环形P电极PIN光探测器,采用三种不同束腰大小的高斯分布光以及均匀分布光进行正面入射。在四种入射光场的光强峰值相同时,均匀光入射的PIN-PD获得了更高的频率响应,在-3V偏压下,吸收层厚度400nm,直径10μm的PIN-PD在均匀光入射时带宽达到62GHz,相较于束腰最小的高斯分布光入射时的38GHz高了约63.2%。相同峰值入射光产生的量子效率均为35%。2.研究发现,均匀光在吸收层产生的载流子在水平方向的分布较为均匀,电场分布也较为均匀;而高斯分布光使得载流子在靠近轴线处浓度较高,电场在器件轴线部分塌陷,且使电容增大。因此,均匀分布光比高斯分布光产生的3dB带宽更高。3.分析了三种不同束腰大小的高斯分布光以及均匀分布光以相同功率入射到光探测器时,均匀光入射的PIN-PD获得了更高的频率响应,在-3V偏压下,直径10μm的PIN-PD在光功率1.5mW的均匀光入射时带宽为56GHz,相较于最小束腰高斯分布光入射时带宽提高了 47.37%。同时,功率相同时均匀入射光的输出电流最大,响应度也是最高的。入射均匀光时器件的响应度为0.315A/W,相较于束腰最小的高斯分布光提升166.95%,说明由于高斯分布光在器件轴线处的光生载流子的堆积效应,使输出电流变小了。4.提出了光探测器的“水平优化”方法,通过调控入射光场在器件光敏面的分布提升器件性能。据此设计出环形分布的入射光场,当光环最窄的环形光入射到直径10μm的PIN-PD表面、其光强峰值位置与器件中心轴线的偏移量为4μm时获得最大带宽68.31GHz,比均匀光入射时的带宽提高了约20%。5.提出了采用光场调控元件实现光探测器的入射光场调控。采用光栅对入射的高斯分布光进行整形,分别得到均匀分布光和环形分布光,具体研究如下:基于大周期光栅设计了平顶分布光场,将入射的1550nm的高斯分布光整形为均匀分布光,在光栅周期、占空比为8.4μm、0.5时,出射光的光斑直径大小为5.1 μm,透射率约为86%;基于具有会聚功能的同心环高折射率差InP亚波长光栅设计出环形光场,波长1550nm的TM光或圆偏振光入射时的透射率和偏转角分别为 90.28%和 44.8°。6.提出、设计并制备了一种空气隙“中心孔+周围槽”型微结构PIN 光探测器（Hole-Groove Microstructure PIN Photodetector,HG-MPIN-PD）,利用倒锥孔及槽微结构令光路发生改变,增加光在在吸收层中传输的时间和光程,形成类“陷光”效应,在减小器件电容的同时保持甚至提高光的吸收,使光探测器的带宽和量子效率同时得到提高。直径为36μm、吸收层厚度1.3μm、孔深为1.9μm、中心孔和V-形槽直径为10μm以及孔-槽间距为5μm的HG-MPIN-PD在-5V偏压下达到带宽21.72GHz,量子效率61%,孔-槽间距为2μm时带宽-效率积达到13.14GHz,比同结构的平顶光探测器提高了84%;根据HG-MPIN-PD的结构,设计出“方向盘”型P电极,仿真了电极结构的S21参数,其带宽大于100GHz,完全满足所设计的HG-MPIN-PD光带宽的需求。7.提出了在HG-MPIN-PD的P掺杂层和N掺杂层内微结构周围制作一定径向长度的Al2O3限制层,连同中间的吸收层形成防泄漏波导结构;设计了微结构斜侧面处的SiO2增透膜,可以进一步增强光吸收。直径8 μm、吸收层厚度600 nm、加Al2O3限制层和增透膜的HG-MPIN-PD量子效率最高达42.9%,比普通平顶的PIN-PD的量子效率高 127.8%。8.以GaAs材料为衬底,制备了一种工作波长850 nm、直径44μm、中心孔直径为8μm的HG-MPIN-PD,当孔-槽间距由小到大变化时,测试得到暗电流约为0.02nA,其中孔-槽距为5μm时,带宽最大为14.34GHz;孔-槽距为7μm时,入射光功率为-0.12dBm时得到最高带宽-效率积为13.5GHz。制备了一种InGaAs材料、工作波长1550nm、直径44μm、中心孔直径8μm、孔-槽距5μm的HG-MPIN-PD,在-3V偏压下测得光电流为0.379mA、带宽约1GHz,测试结果与仿真优化的结果相比偏低,主要可能是器件衬底的绝缘隔离性不够好引起的。9.使用两种束腰大小不同的光入射到直径70 μm的GaAs PIN-PD,在入射功率相同时测试得到均匀程度大小不同两种情况下的带宽分别约为13GHz和11GHz,相差约2GHz,初步验证了均匀分布光带宽更高这一结论。10.研究了相干接收机平衡光探测器前端的光混频器,基于具有会聚功能的一维SOI亚波长光栅设计了用于实现光混频的相位延迟功率分束器,波长1550nm的TM偏振光以45度角入射到光栅时,透射光功率之比约为1:1,且具有π相位延迟,透射率约为97.44%。
公姿苏[3]（2020）在《基于铌酸锂薄膜的集成光波导器件设计及在微波光子滤波器中的应用》文中认为在大数据、云计算、物联网、高清视频等新一代信息技术日新月异的今天,“云生活”成为一种新潮的生活方式,庞大的数据吞吐量以及数据传输速率,对未来通信行业提出了更高的要求。集成光子器件得益于尺寸小、耗电少、成本低、集成度高等优势,无论是在通信、传感、计算乃至人工智能方面都有非常广泛的应用。在众多实现集成光子器件的材料中,铌酸锂凭借其良好的电光效应、声光效应、压电效应、双折射特性以及非线性效应,享有“光学硅”的美誉,在集成光子学领域占据着十分重要的地位。铌酸锂薄膜（LNOI）的问世,为铌酸锂行业的发展带来了技术革新,LNOI不但保留了铌酸锂材料的优良特性,而且由于铌酸锂与二氧化硅材料之间具有较高的折射率差（0.7）,使得基于LNOI的光波导器件无论是在器件的性能方面还是在集成度方面都有非常大的提升,因此吸引了大量的研究者。近年来,基于LNOI的光波导器件层出不穷,目前报道的主要有低损耗光波导、电光调制器、声光调制器、谐振腔、光子晶体以及非线性光学器件等。LNOI已经成功实现了与Si、SiN等平台的混合集成,能够综合各种材料的优势于一身。LNOI将来能够在大规模光子集成电路、集成微波光子系统等领域发挥重要作用,成为未来光子集成电路广泛应用的平台指日可待。但是目前LNOI仍然处于快速发展的阶段,要使LNOI成为一个具有吸引力和竞争力的集成光学平台,更多的LNOI光波导器件有待研究,尤其是基于LNOI的偏振控制器件以及光延迟线等方面,目前的研究还有所欠缺。微波光子技术,采用光子技术实现高速微波信号的产生、处理、传输与测量,自提出以来就吸引着大量的光子学以及微波领域的研究者,特别是能够克服传统滤波器电子瓶颈的微波光子滤波器,更是其中的研究热点。集成光子技术的飞速发展,将微波光子滤波器推向了全新的发展高度,不但为微波光子滤波器减小了体积、降低了成本和复杂度,同时还带来了包括带宽、光谱分辨率、噪声性能、可调谐与可重构性方面性能的大幅度提高。此外,单片集成以及混合材料异质集成技术的重大研究进展,有助于实现单片集成的微波光子滤波器。铌酸锂材料卓越的电光效应,使得其在微波光子系统中具有独一无二的优势,因此研究基于LNOI的光波导器件特别是偏振控制器件以及光延迟线,不但能够填补LNOI平台在这一方面的研究空缺,开拓LNOI集成光子平台的发展前景,还能够为未来基于LNOI的高集成度微波光子滤波器以及微波光子系统探索道路,并提供可靠的理论依据与研究基础。本文基于LNOI,提出了定向耦合型的偏振分束器以及波导光栅可调谐光延迟线,并基于上述两种器件提出了一种可调谐陷波微波光子滤波器和一种可调谐的带通微波光子滤波器。本文的主要研究内容及创新点归纳如下:（1）基于LNOI结构,充分利用铌酸锂材料自身的双折射特性,提出一种结构紧凑的定向耦合型偏振分束器。从LNOI条形波导的有效折射率分析入手,对器件进行了理论分析和建模仿真,以器件长度和消光比作为优化器件性能的评价指标,实现器件最优化设计。数值结果表明,当TE（TM）模式输入时,偏振分束器的消光比能够达到38 dB（38.8 dB）,工作带宽135 nm（50 nm）,对波导宽度的工艺容差>100 nm（40.5 nm）,对铌酸锂薄膜厚度的工艺容差约为160 nm。（2）基于LNOI结构,提出一种波导光栅可调谐延迟线,该延迟线由均匀波导布拉格光栅与分布于光栅两侧的电极阵列组成,利用铌酸锂良好的电光效应,突破了光栅延迟线的传统工作模式,通过改变外加电压的施加位置即可实现时延的主动式可调谐,通过不同的外加电压即可实现延迟线的灵活可重构。经过数值仿真与分析,光栅的最大时延可达为310 ps,可调谐范围达300 ps,调谐精度10ps,中心反射波长的调谐范围为1.66nm。（3）针对单光源微波光子滤波器偏振敏感问题提出一种基于LNOI偏振分束器和波导光栅延迟线的可调谐陷波微波光子滤波器,并且进行了建模仿真与实验验证,仿真（实验）结果表明,滤波器的陷波深度能够达到48.72 dB（22.54 dB）,同时测试了滤波器对干扰信号的抑制作用以及中心频率调谐性能,其中心频率调谐范围约为1.57 GHz。该滤波器具有结构简单、功耗低、响应速度快等优点。（4）基于LNOI波导光栅延迟线提出一种可调谐的带通微波光子滤波器,利用阵列波导光栅（AWG）对宽谱光源进行切割实现多抽头微波光子滤波器,采用相位调制转强度调制实现带通滤波,由于波导光栅可调谐延迟线的低功耗、多波长主动调谐的优势,只需改变延迟线的加电电压以及加电位置即可实现滤波器通带的灵活调谐。
庄圆[4]（2020）在《扩展传输距离的V型腔可调谐激光器研究》文中进行了进一步梳理近年来,高清电视和交互式点播网络电视、在线数字电影和游戏、3D电视、移动多媒体、视频会议、云存储/云计算、社交网络、短视频分享等新兴业务如雨后春笋般涌现,这些新兴业务对接入网的带宽需求越来越高,带宽需求随着数据以爆炸式增长,容量大以及运行、维护成本低的无源光网络已经是用来解决接入网宽带瓶颈的第一选择。目前,无源光网络已从2.5Gbps升级到10Gbps以满足Internet流量的快速增长,开发低成本、高速可调谐的光发射机迫在眉睫。在C波段,随着传输距离的增加,光纤色散会使脉冲信号发生变形进而导致误码率增加。对于高速率远距离传输系统,电吸收调制器和铌酸锂调制器仍然是主流选择,但是它们同色散补偿模块一样成本高、能耗大。因此开发一种低成本、结构简单、低能耗的高速可调谐发射机非常有意义V型腔可调谐激光器是一种低成本、结构简单、性能优良可靠的半导体激光器,是未来城域网、接入网和数据中心等应用场景中极具吸引力的选择。本课题针对下一代无源光网络的需要,提出两种基于V型腔可调谐激光器的提高信号传输距离的方案:一是采用外调制的方式,利用偏置量子阱技术单片集成V型腔可调谐激光器和马赫曾德调制器;二是采用啁啾管理的方式,用阵列波导光栅对V型腔可调谐激光器的频率啁啾进行管理从而提高传输距离。本论文在InGaAsP材料五量子阱晶圆上,成功开发了基于波长248nm准分子激光诱导量子阱混合的全新工艺。通过合理选择激光照射的能量密度和脉冲数,以及快速热退火的温度和时间,调节有源区量子阱混合的程度,可以获得最高120nm的波长蓝移。利用准分子激光诱导量子阱混合技术成功制作了 FP激光器和V型腔可调谐半导体激光器,成功证明了准分子激光诱导量子阱混合技术工艺简单、性能良好、不需要二次生长,将会是未来非常有潜力的一种单片集成方案。本文首次提出基于V型腔可调谐激光器和马赫曾德调制器单片集成的设计方案。选择偏置量子阱技术作为单片集成平台,芯片外延层状结构有源部分采用5量子阱结构,无源波导部分采用350nm厚的1.4Q InGaAsP材料,设计了单端输入和双端输入两种整体结构。本文首次提出利用高斯型阵列波导光栅AWG对V型腔可调谐激光器进行啁啾管理来提高信号传输距离的方案。这种方案经过实际测试,10Gbps速率直接调制V型腔激光器在没有任何色散补偿的情况下可以无误码（BER<10-12）传输超过20km,传输10km和20km只有2dB和4dB的功率代价。波分复用器件AWG和可调谐半导体激光器都是作为WDM网络中的核心单元,利用两者的配合扩展直接调制信号的传输距离是非常有实际应用价值的。
成卓[5]（2020）在《硅基激光器及相关集成技术与硅基偏振、模式复用器件的研究》文中认为随着大容量光通信技术的快速发展,具备高性能结构紧凑的光电器件和高性能、高集成度的光电集成系统受到人们的广泛关注。其中以SOI衬底为基础的硅基光电器件制作技术及硅基光电集成技术由于与CMOS工艺兼容,可以以较低成本、较低功耗的方式实现大容量光通信系统而成为研究的重点。然而由于硅材料与Ⅲ-Ⅴ族材料之间晶格常数失配较大、热膨胀系数失配较大、在硅衬底上生长Ⅲ-Ⅴ族材料时外延层中存在反相畴等材料兼容性问题,硅基激光器的实现遇到很大的障碍。除此之外,在实现硅基激光器片上光电集成的方式中,与硅基激光器片上混合集成的方式相比,片上单片集成凭借封装简单和大规模制作的优势可以显着降低封装成本、提高系统的可靠性。但是由于制作工艺复杂等原因通过单片集成的方式实现硅基激光器与其他光电器件的片上集成依然存在巨大的困难。另外在基于SOI衬底的硅基无源器件方面,由于SOI衬底硅波导层和二氧化硅掩埋层之间存在很大的折射率差,导致器件出现显着的偏振相关性。偏振分束器可以很好地解决此问题。同时为了提高系统信息传输容量,特别是单波长通道的信息传输容量,模式复用技术已经得到广泛地研究,而模式转换器是实现模式复用最关键的器件。特别是基于偏振分束器的偏振复用和基于模式转换器的模式复用可以结合使用进一步提高系统信息传输容量。因此,对偏振分束器和模式转换器的研究十分重要。基于上述背景,本轮文开展了波长1.55微米直接外延硅基激光器阵列的研究、以SOI衬底为基础的硅基激光器片上光电集成方案研究以及以SOI衬底为基础的偏振分束器和模式转换器的研究。具体的研究内容和主要的研究成果如下:（1）提出了一种基于硅基V型槽图形衬底技术的波长1.55微米直接外延硅基激光器阵列结构方案。该方案所使用的V型槽图形结构可以有效地消除反向畴,降低材料异质外延产生的位错密度。而且与常规的通过后工艺刻蚀多个脊型激光器单元形成激光器阵列相比,该方案可以在V型槽图形衬底中进行激光器阵列制作,省去了后工艺中的刻蚀步骤。对该激光器阵列结构从有源区光限制因子的角度进行了优化,计算结果表明当激光器阵列的周期为1 μm、V型槽图形宽度为0.6 μm、有源区位置高度为0.3 μm时,有源区光限制因子为9.3%。阵列中各激光器单元有源区中的光可以被很好地限制。该计算结果有望为后续在硅基V型槽图形衬底中进行激光器阵列制作提供理论指导。（2）提出了一种基于SOI衬底单片集成方式的硅基激光器片上光电集成方案。该方案从设计的角度完成了硅基Ⅲ-Ⅴ族方形微腔激光器、波导型Ge探测器和硅波导三者片上光电集成。与已报道的单片集成方式的硅基激光器片上光电集成方案相比,该方案可以利用SOI衬底制备无源器件的优势实现更低的损耗和更高的集成度,更具有实用化优势。对该集成方案中的器件仿真优化表明:当方形微腔激光器边长为10 μm、盖层厚度为0.9 μm、硅波导宽度为1.5 μm时,激光器耦合输出效率为11.8%,对应的激光器微腔品质因子为1804。采用速率方程计算分析表明:当内损耗系数为8 cm-1时,激光器的阈值电流为6.3 mA;当注入电流为8 mA时,输出功率约为1.5 μW。同时,当Ge探测器长度为5 μm、光吸收效率达到98%。在此器件长度条件下当反向偏压为2 V时,计算得到探测器响应度为0.313 A/W。（3）设计和制作了一种基于三波导耦合器的偏振分束器。该设计通过在SOI衬底三波导耦合器的中间波导上引入一层氮化硅实现了 TM偏振的相位匹配条件,使TM偏振能够完全耦合而TE偏振不能耦合,从而实现偏振分束。与同类型的基于三波导耦合器结构的偏振分束器相比,设计的偏振分束器拥有更短的器件长度（7 μm）。而且该偏振分束器计算得到的消光比大于30 dB带宽分别为100 nm（TE偏振）和28 nm（TM偏振）,插入损耗小于0.06 dB（TE偏振）和0.35 dB（TM偏振）。对于器件长度小于10 μm的基于三波导耦合器结构的偏振分束器,该设计的偏振分束器可以实现更大的带宽和更低的插入损耗。器件的测试结果与设计结果相比性能有所下降。如果提高器件制作工艺的精确度,可以得到更好的测试结果。（4）提出了一种基于亚波长光栅结构的模阶转换器设计方法,设计了三种基于SOI衬底的模阶转换器。该设计方法通过在SOI衬底的硅波导上引入亚波长光栅结构,对输入的基模光场产生散射作用形成高阶模。设计的三种模阶转换器可以通过一步刻蚀工艺制作得到,器件制作简单。其中,设计的TE0-to-TE1和TE0-to-TE2两种模阶转换器的器件长度小于10 μm,在100 nm带宽范围内计算得到的转换效率大于-0.25 dB。与同类型的模阶转换器相比,设计的模阶转换器器件性能达到较好的水平。而且这两种模阶转换器结构左右对称,可以实现数据交换功能。（5）在SOI衬底上采用混合等离波导设计了一种偏振/模阶转换器。该设计在SOI衬底的硅波导上引入一层金属层,利用金属层的作用实现了 TE0-to-TM1偏振/模阶转换。与其他偏振/模阶转换器（TM0-to-TE1）相比,设计的偏振/模阶转换器实现了一种新的偏振/模阶转换功能（TE0-to-TM1）,而且器件长度更小（11 μm）,工作带宽可以覆盖S+C+L波段范围。计算得到的器件插入损耗小于4.22 dB,模式串扰小于-13.36 dB,在输出端口中TM1模的模式纯度大于-0.6 dB。
李江[6]（2020）在《硅-石墨烯混合集成光探测与光调制器件研究》文中进行了进一步梳理硅基集成光学在光通信、光互联、光传感等方向上具有极大的应用潜力,在近些年来得到了大力的发展。由于硅本身是间接带隙材料,需要与传统的半导体材料进行集成或者进行离子注入等方法来实现一些有源的器件功能,例如调制和探测等,而通常这伴随着巨大的工艺复杂度以及晶格失配问题。而石墨烯作为一种新型的二维材料,具有宽光谱吸收、载流子迁移率高、费米能级可调、热导率高等优异性能,并且可以通过湿法转移、纳米压印等方法转移到硅波导上,同时不会产生晶格失配和模式失配等问题;另一方面,虽然石墨烯只有单原子层厚度,但通过硅波导可以延长光场与石墨烯的作用距离,提高光场与石墨烯的作用强度。因此,硅-石墨烯波导混合集成器件受到了人们的广泛关注。本文首先介绍了集成光学的发展,硅-绝缘体平台的优势以及硅光器件在光通信、光传感等领域的典型应用。之后,本文介绍了石墨烯的电学、光学和热学等方面的基本性质,概述了硅基石墨烯混合器件的一些应用,并对混合器件的仿真方法进行了简要的介绍。本文提出了一种基于等离子体波导的近红外/中红外波段石墨烯高性能光电探测器,并首次用石墨烯实现了2μm波段的高速探测。我们设计并优化了等离子体波导结构尺寸,降低了金属的吸收损耗,同时提高了石墨烯的吸收率。另一个方面,我们加入了门电压调控的措施,可以改变石墨烯载流子掺杂浓度,通过扫描门电压以及偏压,实现了光电导、光热电以及辐射热光电探测机制的切换,并对此进行了理论上的分析。在2μm波段,器件在-0.3 V偏压下的响应度为～70 mA/W,测量的3dB带宽大于20 GHz（受限于测试系统）;在1.55μm波段,器件在-0.3 V偏压下的响应度为～0.4 A/W,测量的3dB带宽大于40 GHz（受限于测试系统）,同时进行了 30 Gbps的眼图测试。其次,本文研究了基于反射式结构的波导型石墨烯光电探测器,可以缩短石墨烯的长度以提高RC限制3dB带宽,减少暗电流,提高信噪比,降低功耗。首先,我们设计并制作测试了基于环形反射镜结构的超薄硅波导型近红外石墨烯探测器。基于这种结构,石墨烯对TE基模的吸收率增强了～5倍,在有源区仅用20 μm的石墨烯就可以吸收80%的光场能量。在1.55μm波段,器件在0.3 V偏压下响应度为25 mA/W,3dB带宽约为17 GHz。另外,我们设计并仿真优化了基于布拉格光栅的slot波导型中红外石墨烯光电探测器,石墨烯的吸收率能够提高到0.225 dB/μm,并且利用双门控电压可以构建p-n结以增强PTE效应。最后,本文研究了硅波导集成的石墨烯在光调制方面的应用。首先,我们设计了基于亚波长光栅结构的近红外/中红外石墨烯电光调制器,并对器件在近红外波段的性能进行了测试。器件静态调制的消光比约为0.075 dB/μm,通过测试S11参数并构建等效电路模型,预计器件的3 dB带宽约为137MHz。其次,我们设计并仿真了基于对称MZI结构的石墨烯热光调制器,结合弯曲波导耦合器,我们实现了低插损、低功耗、高消光比、大光学带宽的热光调控单元器件。
陈楷旋[7]（2020）在《硅基波导系统模场调控及应用》文中指出硅基光互连在未来大数据和超级计算时代扮演着重要的角色,主要解决短距离光通信带宽、成本、功耗等问题,得益于硅光的高集成度、CMOS工艺兼容、易于与其他材料平台混合集成等优点。其中提高光互连通信容量技术中应用较多的是波分复用技术,而片上模式复用或偏振复用产业利用尚未成熟,需要进一步探索提高硅光器件的性能,特别在模式复用、偏振控制、光场传输控制上。本文在硅基平台上对波导系统模场的调控进行研究,包括对对称型耦合波导系统不同模式传播常数的比例关系的控制,利用亚波长结构对偶对称模和奇对称模色散的调控,利用亚波长结构等效各项异性特性对波导不同偏振态下倏逝波的调控,引入平板结构对耦合波导系统模式有效折射率虚部的控制。并应用于硅基光互连里所需的信号复用和路由控制的关键技术如模式复用、多模分束、多模光开关、偏振分束以及模场的时间非对称传输等。具体地,本文提出基于密集波导阵列（DPWA）总线同时控制和路由多个模式的概念,设计并实验验证了同时实现多个模式的3dB分束和光开关,在简化网络系统路由、共享开关资源减小功耗和减小尺寸有重要的意义。我们还丰富和发展了模式复用的概念,提出以宽度一样的密集波导阵列（DPUWA）作为模式复用总线波导,除了本身可以作为总线传输多模信号外,还可以更加灵活地处理多模信号,比如交叉或弯曲等。利用亚波长光栅结构,调控耦合波导的偶对称模和奇对称模的色散关系,大幅度提高了多模3dB耦合器和多模光开关的工作波长带宽。利用亚波长光栅等效各向异性性质,调控耦合波导的不同偏振下的倏逝波的衰减系数,并以此结合级联结构设计了高性能的偏振分束器,其设计结果是已报道结构难以实现的。最后,通过引入平板结构,实现对耦合波导模式有效折射率虚部的调控,用模式演变的方法解释了时间非对称光传输,并突破了传统的实现时间非对称需要环绕奇点的不对称结构的设计,提出实现时间非对称的关键因素,并以此设计了对称结构下光场的时间非对称传输。本文提出的相位的非绝热跳变的关键因素和对称型的结构实现时间非对称转换的设计具有一般性,可以应用于其他非厄米耦合系统,引入增益,可以实现对光的定向传输的控制。
郝丽君[8]（2019）在《基于二维取杰光栅和新型微纳结构的光子集成设计和研究》文中指出随着5G时代的到来以及云存储、云计算等技术在人们生活中不断的深入和发展,大规模的信息交换、数据处理与传输对光通信系统提出了更高的要求——传输速率和容量的进一步提高。由传统的分立光子器件构成的光通信网络已经难以满足这一需求,光子集成芯片通过将分立的光子器件集成在同一芯片上,可以有效减小体积、降低功耗、提高传输速率。随着光子集成芯片集成度的不断提高,光收发模块传输速率从2017年的100 Gb/s向2020年400 Gb/s的目标不断前进。然而,光子集成芯片技术仍然面临巨大的挑战,为了提高光通信网络传输速率,适用于大规模集成的稳定且单模性好的激光光源的研究以及增加传输信道数的波分复用技术（Wavelength division multiplexing technology,WDM）以及模分复用技术（Mode division multiplexing,MDM）等复用技术的发展,是下一代光通信网络研究的重点。本论文基于二维取样光栅,对光子集成芯片中的分布式反馈激光器（Distributed feedback laser,DFB）进行优化设计,致力于提高DFB激光器的单模特性和稳定性,使其更好地应用于大规模集成。同时,还研究设计了基于MDM技术的多波长模式转换器以及宽带紧凑型模式转换器。论文对二维取样光栅以及新型微纳结构进行了模拟仿真和理论计算,为之后的器件设计提供理论指导。论文取得的主要研究成果如下:（1）论文提出了一种对制备容差度高、可以精确实现目标响应的光栅设计方案。在重构等效啁啾技术的基础上,论文通过理论分析发现,在均匀基本光栅上叠印二维取样图案,可以在其傅里叶级次子光栅中等效实现所需目标响应。光子集成器件因为纳米量级光栅结构变化的制备难度大而难以大规模应用发展。二维取样光栅可以利用微米量级取样结构的设计去实现对纳米量级目标响应的等效实现和精确控制,对光子集成器件的设计具有重要的意义。同时论文简要说明了用于对光栅及微纳结构进行物理建模仿真的数值计算方法比如时域有限差分算法（Finite-difference time-domain,FDTD）和本征 模式 展开法（Eigenmode expansion method,EME）。（2）论文提出了两种可以在基于重构等效啁啾技术（Reconstruction equivalentchirp,REC）的DFB激光器中提高单纵模特性的光栅结构:交错取样光栅和倾斜取样光栅。论文发现二维光栅比如交错光栅和一定倾斜角的倾斜光栅可以抑制布拉格反射。利用这一光学特性,论文所设计的取样光栅结构,可以实现保持工作级次如-1级傅里叶子光栅为均匀π相移光栅实现滤波选频,而同时抑制会造成激光器双模造成性能不稳定的0级子光栅。论文利用FDTD仿真了这两种二维取样光栅的透射与反射特性并在在硅基（Silicon-on-Insulator,SOI）波导上验证了交错取样光栅的光谱特性。通过二维取样光栅提高了 DFB激光器的单模特性,更适用于设计制备大规模高集成度的可调谐DFB激光器阵列。（3）基于二维取样光栅,论文设计了在氮化硅波导中的多波长模式转换滤波器。论文通过理论分析发现,倾斜取样光栅可以将目标光栅的周期和倾斜角的误差容忍度提高一个数量级以上,从而可以实现对于目标响应的精确控制。论文同时验证了基于二维取样光栅的大功率激光器和光纤传感器等光子器件。论文利用三维FDTD仿真了模式变换滤波器的反射谱与透射谱并基于倾斜取样光栅分别设计得到了双波长模式变换器以及三波长模式变换器。通过改变取样光栅周期和角度可以实现对模式变换波长和转换效率的调节。（4）论文利用多边形深槽结构设计了基于横向电场模式（TEm）的宽带高效紧凑型模式转换器,实现了从TE0到TE1,TE0到TE2,TE1到TE3,TE2到TEi等多种模式转换。以TE0到TEi和TE0到TE2的两种模式转换器为例,器件长度小于24.0μm,转换效率高于97.6%,模式串扰低于-20 dB,工作带宽为100nm。
刘军[9]（2018）在《新型脉冲伽马时间谱探测方法关键技术研究》文中研究说明脉冲伽马射线时间谱测量是脉冲辐射场诊断的重要组成部分,也是分析和研究脉冲辐射源时间特性和动态物理过程的核心数据。对于激光惯性约束核聚变（ICF）装置、自由电子激光、同步辐射光源、逆康普顿散射伽马源以及激光等离子体射线源等超快脉冲伽马射线源及其辐射场,要求时间谱探测系统具备100ps甚至ps量级的时间分辨。受限于空间电荷效应和同轴电缆的低传输带宽,传统的电流型探测系统难以实现100ps以下的时间响应,因此,将脉冲伽马射线转换为光信号,是探索和发展新型超快脉冲伽马射线探测方法的重要途径。本课题立足超快脉冲辐射场诊断需求,探索并开展了有关脉冲伽马射线时间谱探测的新方法研究,系统地研究了新方法建立、可行性论证、技术路线的设计与实现、探测系统主要物理量评估、方法的创新应用等五个关键问题。论文详细研究了 CH3NH3PbC13晶体及其不同卤素离子掺杂的新型钙钛矿晶体的闪烁发光特性,并首先将其应用到超快脉冲伽马射线时间谱诊断中。通过改进晶体制备工艺,获得了大尺寸、高透明度的CH3NH3PbC13及其掺杂晶体,表征了实验样品的主要材料特性;分析研究了钙钛矿晶体在激光和X射线激发下的常温与低温不同光谱特性,据此发现了不同发光成分的物理规律及其对发光衰减时间的影响;采用单光子计数方法在常温和低温下研究了样品的闪烁发光时间波形,得到了不同样品的发光时间参数,所有样品闪烁发光上升时间均小于100ps;利用像传递原理建立了一套具备荧光延迟功能的闪烁探测系统,分别利用ps级激光和脉冲伽马作为δ脉冲研究了系统的时间响应特性,得到波形上升沿为458.7ps,波形脉宽710ps,若利用条纹相机记录光脉冲则系统有望实现100ps以下的时间分辨。首次提出并研究了一种基于半导体激光器的超快脉冲伽马射线探测方法,实现了脉冲伽马射线向激光信号的保真转换。理论上,采用蒙特卡洛方法数值模拟了伽马射线在半导体激光器有源区产生的过剩载流子数密度,借助载流子速率方程,建立了过剩载流子数密度与激光输出功率之间的函数关系及系统灵敏度的表达式,分析评估了原理型系统的时间响应（<10ps）和伽马探测本征灵敏度（6.72×10-21C·cm2）;建立了一套基于AlGaInP/GaInP多量子阱激光器的原理型探测系统,实验证明了该方法测量脉冲伽马射线时间谱的可行性,利用“强光一号”加速器研究了系统对MeV级强流伽马射线的脉冲响应特性,并配合标准探测器完成了系统脉冲伽马射线探测灵敏度的实验估计,实验结论及灵敏度数值（本征灵敏度约1.27×10-22C·cm2）与理论预测结果符合良好;采用ps级脉冲伽马射线源开展了系统时间响应能力评估的初步实验,受限于光电转换器件测量带宽实验结果无法反映系统的实际时间响应能力。利用半导体折射率瞬态辐射效应与激光菲涅尔原理,首次提出并证明了一种基于激光偏振调制的脉冲伽马射线时间谱探测方法。根据脉冲伽马射线与半导体相互作用机制,依次研究了脉冲伽马射线与自由载流子、载流子浓度与晶体折射率之间的制约关系,利用菲涅尔公式建立了半导体折射率改变量与激光各偏振分量的函数关系,给出了系统灵敏度一般表达式;以He-Ne激光为探针光设计建立了一套原理型探测系统,分别将透射光垂直偏振分量和反射光水平偏振分量作为待调制量实现了方法可行性的验证目标;设计建立了一套基于Nd:YAG固体激光器的腔内调制系统,研究探索了腔内调制方式用于测量脉冲伽马射线时间谱的可行性及其特殊性,实验估计的系统灵敏度约为5.34×10-17C.cm2,说明该方法可以满足低强度脉冲伽马射线时间谱的测量需求。最后,作为本文新型“辐射-光”探测方法在其他领域的应用探索,我们首先提出并研究了一种全新的激光-X射线联袂通讯技术。分析讨论了联袂通信系统的工作原理、系统构成及关键技术环节,并针对各个关键问题分步开展了实验研究;设计研制了一套基于光阴极直流电子枪的高重频脉冲X射线源,其中电子枪实现了 2MHz重频、50pC脉冲电荷量、2mm束斑直径的电子束流输出,利用W靶实现了 100keV以下的低能X射线输出;建立了一套激光-X射线联袂通信原理型系统,利用钙钛矿晶体构成的闪烁探测系统完成了该通信技术的原理性实验,展示了该通讯技术实现信号通信的一般方式。本文兼顾“辐射→荧光”与“辐射→激光”两种信号转换思路,首次提出并分别研究了三种新型脉冲伽马射线时间谱探测方法,理论和实验均证明了方法的可行性,利用光学条纹相机测量和记录光脉冲信号,则有望实现ICF聚变装置与逆康普顿散射源等超快伽马射线时间谱的测量目标,而激光-X射线联袂通讯技术的提出为实现空间联合保密通信等应用需求提供了技术支撑,也为无线通信领域实现了有益的技术补充。
廖晓露[10]（2017）在《基于VCL激光器的多功能集成光芯片的研究》文中进行了进一步梳理近年来,我国网络覆盖范围不断扩大,传输和接入能力不断增强,宽带技术取得显着进展,产业链已经初步形成,应用服务水平不断提升。物联网、云计算、数据中心、终端服务、车载网络、无线网络、可见光通信等等都将带来网络流量井喷式的发展。而波长路由技术能大大提高光通信网络的可靠性,光通道中的各段链路可采用多个波长,一旦在光通道中有空闲波长,其便可以用来构建新的光通路。这种波长路由技术,包括波长转换技术和光交叉连接技术,可以提高波长利用率,有效解决光交叉连接中的波长竞争、动态路由规划问题,以降低网络的阻塞率,提高网络的灵活性。本课题针对全光网络的需要,提出一种全光波长转换和路由系统,希望能够以V型耦合腔可调谐激光器为基础,将各个不同的有源无源器件单片集成在同一芯片上,从而能够在一定通信波长范围内,实现对光信号放大处理、转换波长、转发路由的功能。本文中V型耦合腔激光器（VCL）是一种基于半波耦合器选模,通过两个有微小光程差的谐振腔的游标效应实现大范围波长调谐并有很高的边模抑制比（SMSR）的激光器。它不需要光栅,制作工艺简单,十分便于集成。本文将基于VCL激光器提出多种方案,并通过仿真设计验证VCL半导体激光器的调谐范围扩展、窄线宽、准连续调谐、啁啾可控等性能。这种低成本高性能的可调谐激光器和多功能大规模集成度的光器件吸引了业界的关注,并成为目前发展的大趋势。本文结合V型耦合腔激光器,提出了延时马赫曾德干涉型（DI-MZI）的SOA交叉相位调制（XPM）波长转换结构,设计包括延时波导、多模干涉耦合器（MMI）、SOA、有源无源耦合器等器件,运用时域行波模型分析目前可实现40Gb/s归零码型全光波长转换的两种模型。本文针对单片集成的技术需求,希望通过quantum well offset、quantum well intermixing或者butt-joint集成平台的搭建,解决上述器件集成不兼容、制作工艺复杂等问题,重点探索了三种集成平台制作工艺。我们成功制作了全光路由芯片,测试实现2.5G的全光波长转换,这将是国内首个实现波长转换并路由的大规模光子集成器件,能缩小与世界先进研究水平差距。总而言之,设计和实现高速光子集成器件可大大减少光网络终端和节点设备的功耗和体积,是下一代光网络发展的关键技术。本课题聚焦于开发高性价比的半导体可调谐激光器,并推向产业应用;同时基于V型耦合腔可调谐激光器进一步探索超高集成度的光子路由器芯片,为未来全光路由技术打下基础。
二、InGaAsP/InP DH Ridge Waveguide Phase Modulator with High Modulation Efficiency（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、InGaAsP/InP DH Ridge Waveguide Phase Modulator with High Modulation Efficiency（论文提纲范文）
（1）面向多维复用的硅基亚波长结构集成光子器件研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写和符号清单 |
| 1 绪论 |
| 1.1 硅基集成光子学概述 |
| 1.2 光互联中的多维复用 |
| 1.2.1 波分复用技术概述 |
| 1.2.2 偏振复用技术概述 |
| 1.2.3 模式复用技术概述 |
| 1.2.4 空间多维光通信技术概述 |
| 1.3 硅基亚波长结构集成光子器件的产生与发展 |
| 1.4 本文内容和创新点 |
| 2 硅基纳米波导与硅基亚波长结构的特性分析与数值仿真方法 |
| 2.1 硅基纳米波导的特性分析 |
| 2.1.1 基于有限差分频域方法的模式特性分析 |
| 2.1.2 基于有限差分时域方法的传输特性分析 |
| 2.2 硅基亚波长结构的特性分析 |
| 2.2.1 基于等效介质理论的折射率特性分析 |
| 2.2.2 基于平面波展开方法的能带特性分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 硅基集成光子器件的制作与测试 |
| 3.1 硅基集成光子器件的制作流程 |
| 3.2 基于光栅耦合器的垂直耦合测试系统 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 基于各向异性调控与色散调控的硅基偏振维度相关器件 |
| 4.1 基于亚波长光栅异质结的超宽带硅基偏振分束器 |
| 4.1.1 超宽带硅基偏振分束器设计 |
| 4.1.2 器件制作与性能测试 |
| 4.1.3 各类硅基偏振分束器的性能对比 |
| 4.2 基于亚波长光栅/弯曲波导混合结构的超宽带硅基起偏器 |
| 4.2.1 超宽带硅基起偏器设计 |
| 4.2.2 器件制作与性能测试 |
| 4.2.3 各类硅基起偏器的性能对比 |
| 4.3 基于亚波长光栅/缺角波导混合结构的超宽带硅基偏振旋转器 |
| 4.3.1 超宽带硅基偏振旋转器设计 |
| 4.3.2 各类硅基偏振旋转器的性能对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于等效介质折射率调控的硅基模式维度相关器件 |
| 5.1 基于浙变折射率模式转换器的硅基多模波导弯曲结构 |
| 5.1.1 多模弯曲传输中的模间串扰问题 |
| 5.1.2 硅基多模波导弯曲结构设计 |
| 5.1.3 低串扰弯曲结构连接的4通道模式复用系统测试 |
| 5.1.4 各类硅基多模波导弯曲结构的性能对比 |
| 5.2 基于Maxwell鱼眼透镜的硅基多模波导交叉结构 |
| 5.2.1 多模交叉传输中的模式相关损耗问题 |
| 5.2.2 硅基多模波导交叉结构设计 |
| 5.2.3 低损耗交叉结构连接的2通道模式复用系统测试 |
| 5.2.4 各类硅基多模波导交叉结构的性能对比 |
| 5.3 基于等效介质薄膜分束镜的硅基多模波导功分器 |
| 5.3.1 多模分束传输中的模间串扰问题 |
| 5.3.2 硅基多模波导功分器设计 |
| 5.3.3 各类硅基多模波导功分器的性能对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 基于连续区束缚态的硅基超光栅 |
| 6.1 连续区束缚态简介 |
| 6.2 面向波长维度调控的硅基超光栅滤波器 |
| 6.2.1 硅基超光栅滤波器设计 |
| 6.2.2 器件制作与性能测试 |
| 6.2.3 各类硅基光学滤波器的性能对比 |
| 6.3 面向空间多维光通信的硅基超光栅光学天线 |
| 6.3.1 硅基超光栅光学天线设计 |
| 6.3.2 器件制作与性能测试 |
| 6.3.3 各类硅基光栅天线的性能对比 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 作者在学期间取得的科研成果 |
（2）基于光场调控和微结构的高性能光探测器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 主要工作及结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 高速、高量子效率光探测器的研究进展 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 PIN-PD在现代通信系统中的应用 |
| 2.3 高速、高量子效率PD的研究现状 |
| 2.3.1 高速、高效率的PIN光探测器 |
| 2.3.2 UTC光探测器 |
| 2.3.3 光探测器阵列 |
| 2.3.4 微结构光探测器的研究现状 |
| 2.3.5 集成微结构器件的光探测器 |
| 2.4 入射光场分布对光探测器的影响的研究 |
| 2.5 PIN-PD的工作机制和主要性能指标 |
| 2.5.1 光探测器中的本构关系 |
| 2.5.2 响应度和量子效率 |
| 2.5.3 光探测器的电带宽和等效电路 |
| 2.5.4 带宽-效率积 |
| 2.5.5 光探测器的暗电流和噪声机制 |
| 2.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 入射光场分布对PIN光探测器性能的影响研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于Silvaco软件的数值计算方法 |
| 3.3 光探测器结构设计 |
| 3.3.1 理论分析 |
| 3.3.2 仿真参数设置 |
| 3.4 入射光场分布设计 |
| 3.5 光场分布影响的PIN光探测器带宽及分析 |
| 3.5.1 相同峰值的光共轴入射 |
| 3.5.2 相同功率的光共轴入射 |
| 3.5.3 器件带宽和输出电流分析 |
| 3.5.4 光探测器中的电场分布 |
| 3.6 水平优化方法和环形分布光场 |
| 3.6.1 水平优化方法 |
| 3.6.2 环形光场设计及器件性能 |
| 3.7 水平优化在C波段和高偏压下的验证 |
| 3.8 基于MATLAB GUI的高斯分布光计算小程序 |
| 3.9 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 控光器件的设计及集成方案 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于光栅的光场设计 |
| 4.2.1 基于光栅的平顶光场设计 |
| 4.2.2 基于InP基亚波长光栅的环形光场设计 |
| 4.3 基于SOI亚波长光栅的相位延迟功分器的设计 |
| 4.3.1 混频器理论分析 |
| 4.3.2 光栅设计 |
| 4.3.3 仿真结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 具有空气孔槽微结构的光探测器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于Lumerical的数值计算方法 |
| 5.2.1 基于FDTD的光学数值仿真 |
| 5.2.2 基于CHARGE的电学仿真 |
| 5.2.3 台面型PIN-PD的仿真研究与误差分析 |
| 5.3 HG-MPIN-PD的仿真分析 |
| 5.3.1 HG-MPIN-PD的光学仿真分析 |
| 5.3.2 HG-MPIN-PD的电学仿真分析 |
| 5.4 HG-MPIN-PD的电极分布 |
| 5.4.1 光探测器电极的传输线理论 |
| 5.4.2 HG-MPIN-PD的“方向盘”形电极分布 |
| 5.5 加入氧化层结构的MPIN-PD设计 |
| 5.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 光探测器的制备与性能测试 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 光探测器的性能测试与分析 |
| 6.2.1 入射光场与光探测器的耦合方案 |
| 6.2.2 光探测器的直流特性 |
| 6.2.3 光场分布对光探测器高速性能影响的测试 |
| 6.3 HG-MPIN-PD外延片的质量测试与分析 |
| 6.3.1 晶格匹配度测试 |
| 6.3.2 外延层掺杂浓度测试 |
| 6.4 HG-MPIN-PD的制备 |
| 6.4.1 版图设计 |
| 6.4.2 后工艺中的主要步骤 |
| 6.4.3 HG-MPIN-PD的制备 |
| 6.4.4 HG-MPIN-PD的性能测试 |
| 6.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文 |
（3）基于铌酸锂薄膜的集成光波导器件设计及在微波光子滤波器中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 基于铌酸锂薄膜的集成光波导器件的研究进展 |
| 1.1.1 铌酸锂薄膜 |
| 1.1.2 基于铌酸锂薄膜的集成光波导器件研究进展 |
| 1.2 偏振分束器和波导光栅延迟线的研究现状 |
| 1.2.1 偏振分束器 |
| 1.2.2 波导光栅延迟线 |
| 1.3 微波光子滤波器及其发展现状 |
| 1.3.1 可调谐微波光子滤波器 |
| 1.3.2 集成微波光子滤波器 |
| 1.3.3 偏振分束器与光延迟线在微波光子滤波器的中应用 |
| 1.4 本文研究内容及章节安排 |
| 第二章 集成光波导器件理论基础 |
| 2.1 光波导理论基础 |
| 2.1.1 平板光波导的波动光学理论 |
| 2.1.2 条形光波导的波动光学理论 |
| 2.2 定向耦合器与波导光栅基本原理 |
| 2.2.1 定向耦合器基本原理 |
| 2.2.2 波导光栅基本原理 |
| 2.3 集成光波导器件分析方法 |
| 2.3.1 有效折射率法 |
| 2.3.2 光束传输法 |
| 2.3.3 时域有限差分法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于铌酸锂薄膜的定向耦合型偏振分束器研究 |
| 3.1 基于铌酸锂薄膜的定向耦合型偏振分束器工作原理 |
| 3.2 基于铌酸锂薄膜的定向耦合型偏振分束器优化设计 |
| 3.3 基于铌酸锂薄膜的定向耦合型偏振分束器性能分析与工艺流程 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于铌酸锂薄膜的波导光栅可调谐延迟线研究 |
| 4.1 基于铌酸锂薄膜的波导光栅可调谐延迟线工作原理 |
| 4.2 基于铌酸锂薄膜的波导光栅可调谐延迟线优化设计 |
| 4.3 基于铌酸锂薄膜的波导光栅可调谐延迟线性能测试与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于铌酸锂薄膜的偏振分束器和波导光栅可调谐延迟线在微波光子滤波器中的应用 |
| 5.1 微波光子滤波器 |
| 5.1.1 单光源微波光子滤波器 |
| 5.1.2 多光源微波光子滤波器 |
| 5.1.3 微波光子滤波器频谱响应指标 |
| 5.2 基于LNOI偏振分束器与波导光栅延迟线的可调谐陷波微波光子滤波器研究 |
| 5.3 基于LNOI波导光栅延迟线的可调谐带通微波光子滤波器研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况 |
| 附录 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（4）扩展传输距离的V型腔可调谐激光器研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 激光器高速调制技术 |
| 1.2.1 直接调制 |
| 1.2.2 电吸收调制 |
| 1.2.3 马赫曾德调制 |
| 1.3 激光器和马赫曾德调制器单片集成(ILMZ)研究现状 |
| 1.4 啁啾管理激光器(CML)研究现状 |
| 1.5 本论文的章节安排 |
| 1.6 本论文主要创新点 |
| 2 激光诱导量子阱混杂的V型腔激光器 |
| 2.1 量子阱混合技术概述 |
| 2.1.1 量子阱混合的原理 |
| 2.1.2 量子阱混合实现方法 |
| 2.2 准分子激光诱导的量子阱混杂技术 |
| 2.2.1 实验步骤 |
| 2.2.2 实验结果和讨论 |
| 2.3 基于紫外光诱导量子阱混合技术的Ⅴ型腔半导体激光器 |
| 2.3.1 Ⅴ型腔激光器原理 |
| 2.3.2 基于量子阱混杂的Ⅴ型腔激光器 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 长距离传输的马赫曾德外调制Ⅴ型腔激光器 |
| 3.1 单片集成平台介绍 |
| 3.2 光子芯片外延结构设计 |
| 3.3 光子芯片分立器件设计 |
| 3.3.1 Ⅴ型腔可调谐半导体激光器 |
| 3.3.2 马赫曾德调制器 |
| 3.3.3 MMI&波导 |
| 3.3.4 传输波导 |
| 3.4 基于OQW的V型腔激光器和马赫曾德调制器的光子芯片 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 传输距离扩展的啁啾管理V型腔激光器 |
| 4.1 啁啾及啁啾管理概述 |
| 4.1.1 啁啾 |
| 4.1.2 啁啾管理激光器(CML) |
| 4.2 直接调制Ⅴ型腔激光器的啁啾管理 |
| 4.3 基于啁啾管理的直接调制V型腔激光器在远距离高速传输中的应用 |
| 4.3.1 测试系统介绍 |
| 4.3.2 测试结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结和展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 未来工作的展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 博士在读期间发表论文情况 |
（5）硅基激光器及相关集成技术与硅基偏振、模式复用器件的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号缩写说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 论文研究背景 |
| 1.3 直接外延硅基激光器研究进展 |
| 1.4 硅基片上光电集成研究进展 |
| 1.4.1 混合集成 |
| 1.4.2 单片集成 |
| 1.5 硅基偏振、模式复用器件研究进展 |
| 1.5.1 波导结构 |
| 1.5.2 偏振处理器件 |
| 1.5.3 模式转换器件 |
| 1.6 本论文内容安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 集成光学理论基础和计算方法 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 光波导基本理论 |
| 2.3 耦合模理论 |
| 2.4 有限差分法 |
| 2.5 时域有限差分法 |
| 2.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 波长1.55微米直接外延硅基激光器阵列研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 直接外延硅基激光器阵列设计 |
| 3.2.1 直接外延的硅基V型槽图形衬底方案 |
| 3.2.2 直接外延激光器阵列结构 |
| 3.2.3 硅基激光器结构优化 |
| 3.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 硅基激光器片上光电集成方案研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 硅基激光器集成方案的提出 |
| 4.2.1 选区生长工艺 |
| 4.2.2 集成方案结构设计 |
| 4.3 器件集成方案研究 |
| 4.3.1 方形微腔激光器优化 |
| 4.3.2 硅波导宽度优化 |
| 4.3.3 Ge探测器优化 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于三波导耦合器的偏振分束器研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 三波导耦合器 |
| 5.3 偏振分束器的设计 |
| 5.3.1 器件结构 |
| 5.3.2 器件设计原理 |
| 5.3.3 器件结构优化 |
| 5.3.4 仿真结果讨论 |
| 5.4 偏振分束器制作容差性分析 |
| 5.5 偏振分束器的制作及测试结果分析 |
| 5.5.1 器件制作 |
| 5.5.2 耦合方式 |
| 5.5.3 器件测试 |
| 5.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 基于亚波长光栅结构的模阶转换器研究 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 亚波长光栅结构 |
| 6.3 模阶转换器的设计 |
| 6.3.1 TE_0-to-TE_1模阶转换器的设计 |
| 6.3.2 TE_0-to-TE_2模阶转换器的设计 |
| 6.3.3 TE_0-to-TE_3模阶转换器的设计 |
| 6.4 模阶转换器制作容差性分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 基于混合等离波导的偏振/模阶转换器研究 |
| 7.1 前言 |
| 7.2 混合等离波导 |
| 7.3 模式转换器的设计 |
| 7.3.1 器件结构 |
| 7.3.2 器件结构优化 |
| 7.3.3 仿真结果讨论 |
| 7.4 偏振/模阶转换器制作容差性分析 |
| 7.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和申请的专利 |
（6）硅-石墨烯混合集成光探测与光调制器件研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写和符号清单 |
| 1 绪论 |
| 1.1 硅基光子学 |
| 1.2 石墨烯 |
| 1.3 硅基石墨烯混合集成器件 |
| 1.3.1 硅基石墨烯光电探测器 |
| 1.3.2 硅基石墨烯光调制器 |
| 1.4 本论文主要内容及创新点 |
| 1.4.1 主要内容 |
| 1.4.2 主要创新点 |
| 2 硅基石墨烯光电器件理论与仿真方法研究 |
| 2.1 石墨烯基本性质 |
| 2.1.1 石墨烯电学性质 |
| 2.1.2 石墨烯光学性质 |
| 2.1.3 石墨烯热学性质 |
| 2.2 硅波导光学仿真 |
| 2.2.1 硅波导模式理论 |
| 2.2.2 硅波导模式仿真与计算 |
| 2.2.3 光场传输计算 |
| 2.3 硅基石墨烯光电器件 |
| 2.3.1 硅基石墨烯光电器件的仿真 |
| 2.3.2 硅基石墨烯光电器件的制作 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于Plasmonic波导的石墨烯高性能光电探测器 |
| 3.1 石墨烯光电探测原理 |
| 3.2 石墨烯探测器研究现状 |
| 3.2.1 面入射型石墨烯光电探测器 |
| 3.2.2 石墨烯波导型光电探测器 |
| 3.3 结构和设计 |
| 3.4 制作和测试 |
| 3.5 结果与分析 |
| 3.5.1 I-V特性测试结果与分析 |
| 3.5.2 低频响应测试结果与分析 |
| 3.5.3 高频响应结果与分析 |
| 3.5.4 噪声分析 |
| 3.5.5 性能对比 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于反射式结构的硅基石墨烯探测器 |
| 4.1 基于超薄硅的反射型石墨烯光电探测器 |
| 4.1.1 结构和设计 |
| 4.1.2 制作和测试 |
| 4.1.3 结果与分析 |
| 4.2 基于布拉格光栅的slot波导型石墨烯光电探测器 |
| 4.2.1 结构和设计 |
| 4.2.2 仿真与优化 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 硅基集成石墨烯光调制器 |
| 5.1 硅基石墨烯热光调制器 |
| 5.1.1 研究现状 |
| 5.1.2 结构与设计 |
| 5.2 基于亚波长光栅结构的石墨烯电光调制器 |
| 5.2.1 石墨烯电光调制原理 |
| 5.2.2 研究现状 |
| 5.2.3 结构和设计 |
| 5.2.4 制作和测试 |
| 5.2.5 结果与分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 作者在学期间所取得的科研成果 |
（7）硅基波导系统模场调控及应用（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写清单 |
| 1 绪论 |
| 1.1 集成光子芯片发展背景和现状 |
| 1.1.1 集成光学概述 |
| 1.1.2 硅基光互连 |
| 1.2 光互连中信号复用和路由控制 |
| 1.2.1 片上模式复用技术 |
| 1.2.2 片上偏振复用 |
| 1.2.3 PT对称和光场的传输控制 |
| 1.3 本论文的主要内容和创新点 |
| 1.3.1 本论文的章节安排 |
| 1.3.2 本论文的主要创新点 |
| 2 硅基纳米线波导仿真方法和制作 |
| 2.1 硅基纳米线波导仿真 |
| 2.1.1 二维平板波导理论 |
| 2.1.2 三维光波导计算 |
| 2.1.3 光场传输数值计算 |
| 2.2 硅基纳米线波导的制作工艺 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 密集波导阵列模场调控及其在模式复用中的应用 |
| 3.1 基于密集波导阵列的多模3dB耦合器 |
| 3.1.1 工作原理 |
| 3.1.2 实验结果和分析 |
| 3.1.3 任意模式的3dB耦合器 |
| 3.2 基于密集波导阵列的宽带多模光开关 |
| 3.3 波导宽度相同的密集波导阵列 |
| 3.3.1 波导宽度相同的密集波导阵列总线基本结构 |
| 3.3.2 波导宽度相同的密集波导阵列与传统多模宽波导之间的模式转换器 |
| 3.3.3 波导宽度相同的密集波导阵列交叉 |
| 3.3.4 波导宽度相同的密集波导阵列弯曲 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 亚波长光栅结构对波导系统模场调控及其应用 |
| 4.1 亚波长光栅结构的波导理论 |
| 4.2 亚波长光栅结构对耦合波导系统超模的色散调控 |
| 4.3 亚波长光栅结构对倏逝波的调控及高性能偏振分束器的应用 |
| 4.3.1 基本结构和原理 |
| 4.3.2 级联型高性能偏振分束器 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 对有效折射率虚部的调控及实现时间不对称光传输 |
| 5.1 宇称-时间对称性和光子学中的奇点 |
| 5.1.1 非厄米哈密顿系统的宇称-时间对称性和奇点 |
| 5.1.2 光子学系统的宇称-时间对称性 |
| 5.1.3 环绕奇点设计及相关应用 |
| 5.2 对称型耦合系统的时间非对称光传输 |
| 5.2.1 基本结构和原理 |
| 5.2.2 结果和分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（8）基于二维取杰光栅和新型微纳结构的光子集成设计和研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光子集成芯片的发展现状 |
| 1.2.1 InP光子集成 |
| 1.2.2 硅基光子集成 |
| 1.3 光子集成芯片关键技术 |
| 1.3.1 半导体激光器 |
| 1.3.2 波分复用技术及模分复用技术 |
| 1.4 波导光栅的发展 |
| 1.4.1 波导光栅的分类和应用 |
| 1.4.2 波导光栅在DFB激光器中的应用 |
| 1.4.3 波导光栅在模分变换技术中的应用 |
| 1.5 本论文的主要内容安排及创新点 |
| 参考文献 |
| 第二章 二维取样光栅相位匹配理论和数值解析算法 |
| 2.1 二维取样光栅中相位匹配关系 |
| 2.2 时域有限差分算法(Finite difference time domain,FDTD) |
| 2.3 本征模式展开法(Eigenmode expansion method,EME) |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 基于交错取样光栅提高DFB激光器单模特性 |
| 3.1 基于InP材料的DFB半导体激光器 |
| 3.2 交错取样光栅分析 |
| 3.3 交错取样与均匀取样光栅的对比 |
| 3.4 交错取样误差分析 |
| 3.5 交错取样光栅的制备和测试 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于倾斜取样光栅提高DFB激光器单模特性 |
| 4.1 双倾斜取样光栅 |
| 4.2 倾斜光栅耦合系数的计算 |
| 4.3 倾斜取样光栅光谱仿真和分析 |
| 4.4 倾斜取样光栅的衍射分析 |
| 4.5 倾斜取样光栅误差分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于倾斜取样光栅的多波长模式转换器 |
| 5.1 Si_3N_4多模波导分析 |
| 5.2 Si_3N_4倾斜光栅模式变换 |
| 5.3 Si_3N_4倾斜取样光栅模式变换的等效 |
| 5.4 Si_3N_4倾斜取样光栅对波长的调谐 |
| 5.5 Si_3N_4倾斜取样光栅的衍射 |
| 5.6 倾斜取样光栅的应用 |
| 5.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 基于新型微槽结构设计的模式转换器 |
| 6.1 模式转换器 |
| 6.2 基于高折射率差深槽的模式变换器 |
| 6.2.1 许瓦尔兹—克力斯托夫变换 |
| 6.2.2 基于许瓦尔兹—克力斯托夫逆变换的多边形深槽的等效折射率分布 |
| 6.2.3 多边形深槽的模式变换器优化思路 |
| 6.3 高效紧凑模式变换器性能研究 |
| 6.3.1 单倾斜深槽模式转化器 |
| 6.3.2 双倾斜深槽模式转换器 |
| 6.3.3 三倾斜深槽模式转换器 |
| 6.3.4 级联式倾斜深槽模式转换器 |
| 6.4 基于深槽结构的制备和误差分析 |
| 6.5 小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 博士期间发表成果 |
| 中英文缩写对照表 |
| 致谢 |
（9）新型脉冲伽马时间谱探测方法关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 超快脉冲伽马射线探测技术现状 |
| 1.2.1 基于超快发光过程的超快脉冲辐射探测方法研究现状 |
| 1.2.2 基于激光探针的超快脉冲伽马射线探测方法研究现状 |
| 1.3 现有超快脉冲伽马射线探测方法的主要问题表现 |
| 1.4 论文研究内容与构成 |
| 第二章 脉冲伽马射线时间谱测量技术基础 |
| 2.1 超快脉冲射线源及其辐射场基本特征 |
| 2.1.1 激光惯性约束核聚变装置与X/γ辐射场特征 |
| 2.1.2 逆康普顿散射伽马光源 |
| 2.2 超快脉冲伽马射线时间谱探测系统的主要特征量 |
| 2.2.1 探测系统灵敏度与评价方法 |
| 2.2.2 探测系统时间响应特性与评估方法 |
| 2.2.3 探测系统环境适应性 |
| 2.3 信号传输与记录系统时间特征 |
| 2.3.1 测量信号传输介质 |
| 2.3.2 信号记录系统 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于新型钙钛矿单晶的超快闪烁探测方法研究 |
| 3.1 钙钛矿材料简介 |
| 3.1.1 材料结构与性质 |
| 3.1.2 制备与材料表征 |
| 3.2 钙钛矿超快发光现象与物理机制 |
| 3.2.1 伽马射线与闪烁体相互作用过程 |
| 3.2.2 钙钛矿单晶的基本闪烁特性表征 |
| 3.2.3 影响闪烁体发光时间的主要因素 |
| 3.3 闪烁体发光时间及探测系统时间响应实验研究 |
| 3.3.1 基于单光子计数方法的闪烁体发光时间特性研究 |
| 3.3.2 基于超快脉冲激光激发的闪烁系统时间响应特性研究 |
| 3.3.3 探测系统ps级脉冲伽马时间响应特性研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于半导体激光器的“辐射-光”探测方法研究 |
| 4.1 探测方法的物理基础与关键物理量 |
| 4.1.1 探测方法基本原理与原理型系统构成 |
| 4.1.2 伽马射线与半导体相互作用过程 |
| 4.1.3 激光输出功率与辐射场参数的函数关系 |
| 4.1.4 系统时间响应能力的主要影响因素 |
| 4.1.5 探测系统灵敏度的理论分析与伽马灵敏度 |
| 4.2 探测方法原理型系统实验研究 |
| 4.2.1 原理型探测系统建立 |
| 4.2.2 原理型系统实验结果与分析 |
| 4.3 基于MeV级强流脉冲伽马的探测灵敏度实验研究 |
| 4.3.1 实验方案与屏蔽设计 |
| 4.3.2 光电倍增管增益差异测试 |
| 4.3.3 “强光一号”脉冲伽马射线源监测结果 |
| 4.3.4 测量结果处理与分析 |
| 4.4 探测系统时间响应初步实验研究与存在的问题 |
| 4.4.1 时间响应实验的初步实验与存在问题 |
| 4.4.2 系统优化措施与后续实验考虑 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于激光偏振调制的“辐射-光”探测方法研究 |
| 5.1 探测方法物理基础与折射率瞬态辐射效应分析 |
| 5.1.1 半导体内产生的非平衡自由载流子主要物理过程 |
| 5.1.2 自由载流子致半导体折射率变化主要机制分析 |
| 5.1.3 半导体折射率瞬态辐射效应与激光偏振特性的关系建立 |
| 5.2 原理型探测系统设计与关键特征量理论分析 |
| 5.2.1 半导体材料与激光器的选取 |
| 5.2.2 半导体折射率对激光偏振的影响情况 |
| 5.2.3 影响系统探测灵敏度的主要因素 |
| 5.2.4 系统时间响应主要制约因素分析与评估 |
| 5.3 基于透射光垂直偏振调制的原理型系统实验研究 |
| 5.3.1 原理型探测系统建立 |
| 5.3.2 探测系统实验结果分析 |
| 5.4 基于反射光水平偏振调制的原理型系统实验研究 |
| 5.4.1 原理型探测系统实验设计 |
| 5.4.2 探测系统实验结果 |
| 5.5 基于腔内调制的原理型系统探索实验研究 |
| 5.5.1 原理型探测系统实验设计 |
| 5.5.2 系统初步实验结果 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 应用探索:激光-X射线联袂通讯技术 |
| 6.1 激光-X射线联袂通讯技术原理与系统构成 |
| 6.1.1 激光-X射线联袂通信系统的基本原理 |
| 6.1.2 原理型实验系统构成 |
| 6.2 光阴极驱动激光系统 |
| 6.2.1 激光三倍频设计与实现 |
| 6.2.2 紫外激光纵向整形设计与测量 |
| 6.3 基于光阴极的高重频超快X射线源设计与研制 |
| 6.3.1 电子枪结构与参数设计 |
| 6.3.2 电子枪系统实现与电子束流基本参数测量 |
| 6.4 X射线靶室系统设计 |
| 6.4.1 韧致辐射靶与脉冲X射线特征分析 |
| 6.4.2 X射线源的束流产生与基本参数测量 |
| 6.4.3 原理型系统信号调制与测量初步实验研究 |
| 6.4.4 系统优化设计思路与应用展望 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论与创新点 |
| 7.2 存在问题与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（10）基于VCL激光器的多功能集成光芯片的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 波长可调谐激光器 |
| 1.2.1 宽带波长可调谐激光器展现状 |
| 1.2.2 波长调谐范围扩展技术 |
| 1.2.3 波长准连续调谐技术 |
| 1.2.4 啁啾可控技术 |
| 1.2.5 激光器可集成化的光功率探测器 |
| 1.3 高速光波长转换芯片发展现状 |
| 1.3.1 光波长转换器芯片 |
| 1.3.2 光路交换OCS芯片 |
| 1.3.3 光分组交换OPS芯片 |
| 1.3.4 光突发交换OBS |
| 1.4 本论文的章节安排 |
| 1.5 本论文主要创新点 |
| 2 基于V型腔激光器的有源器件性能的研究 |
| 2.1 探索V型腔激光器的性能提升方法 |
| 2.1.1 调谐范围的扩展 |
| 2.1.2 准连续调谐的实现 |
| 2.1.3 啁啾可控的实现 |
| 2.2 V型腔激光器和光探测器的集成研究 |
| 2.2.1 刻蚀槽V型腔激光器 |
| 2.2.2 集成光探测器的性能分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 基于V型腔激光器的多功能芯片的仿真和设计 |
| 3.1 基于V型耦合腔可调谐激光器的波长转换器 |
| 3.1.1 基于时域行波模型的V型耦合腔可调谐激光器性能分析 |
| 3.1.2 基于SOA-XGM的波长转换器 |
| 3.1.3 基于SOA-XPM的波长转换器 |
| 3.2 基于V型耦合腔可调谐激光器的4×4光子路由器 |
| 3.2.1 4×4光子路由器工作原理 |
| 3.2.2 4×4光子路由器设计 |
| 3.2.3 4×4光子路由器软件仿真 |
| 3.3 基于V型耦合腔可调谐激光器的16×16光子路由器 |
| 3.3.1 16×16光子路由器工作原理 |
| 3.3.2 16×16光子路由器设计原理 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于V型腔激光器多功能芯片的集成平台研究 |
| 4.1 集成平台简介 |
| 4.2 端对接技术 |
| 4.2.1 端对接技术的工艺 |
| 4.2.2 基于Butt-Joint的V型腔可调谐激光器 |
| 4.2.3 分立器件分析 |
| 4.2.4 4×4光子路由器 |
| 4.2.5 16×16光子路由器 |
| 4.3 量子阱混杂技术 |
| 4.3.1 量子阱混杂技术的工艺 |
| 4.3.2 基于V型腔的可调谐激光器 |
| 4.3.3 4×4光子路由器 |
| 4.4 偏置量子阱技术 |
| 4.4.1 偏置量子阱技术的工艺 |
| 4.4.2 基本单元层的外延生长 |
| 4.4.3 基于V型腔的可调谐激光器 |
| 4.4.4 N×N光子路由器 |
| 4.5 本章总结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 未来工作的展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 个人简介 |
| 博士在读期间发表论文情况 |
四、InGaAsP/InP DH Ridge Waveguide Phase Modulator with High Modulation Efficiency（论文参考文献）
- [1]面向多维复用的硅基亚波长结构集成光子器件研究[D]. 许弘楠. 浙江大学, 2021(01)
- [2]基于光场调控和微结构的高性能光探测器的研究[D]. 牛慧娟. 北京邮电大学, 2021
- [3]基于铌酸锂薄膜的集成光波导器件设计及在微波光子滤波器中的应用[D]. 公姿苏. 山东大学, 2020(01)
- [4]扩展传输距离的V型腔可调谐激光器研究[D]. 庄圆. 浙江大学, 2020(02)
- [5]硅基激光器及相关集成技术与硅基偏振、模式复用器件的研究[D]. 成卓. 北京邮电大学, 2020
- [6]硅-石墨烯混合集成光探测与光调制器件研究[D]. 李江. 浙江大学, 2020(02)
- [7]硅基波导系统模场调控及应用[D]. 陈楷旋. 浙江大学, 2020(02)
- [8]基于二维取杰光栅和新型微纳结构的光子集成设计和研究[D]. 郝丽君. 南京大学, 2019(01)
- [9]新型脉冲伽马时间谱探测方法关键技术研究[D]. 刘军. 国防科技大学, 2018(01)
- [10]基于VCL激光器的多功能集成光芯片的研究[D]. 廖晓露. 浙江大学, 2017(03)