导读:本文包含了波导器件论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:光纤陀螺,双Y分支波导,PIN-FET,封装级集成
波导器件论文文献综述
田自君,雷成龙,刘果,周帅,华勇[1]（2019）在《光纤陀螺用双Y分支波导相位调制芯片与PIN-FET集成器件》一文中研究指出针对集成化、小型化及低成本光纤陀螺应用需求,基于光路耦合和精密组装等工艺研制了双Y分支波导相位调制器芯片与PIN-FET组件封装级集成的样品器件。装机测试表明,该光纤陀螺在常温下的零偏稳定性优于0.2°/h。(本文来源于《半导体光电》期刊2019年03期）
叶燊[2]（2019）在《基于表面等离激元和声子极化的器件及波导特性研究》一文中研究指出微纳光子学作为一门新兴科学,为未来集成化、小型化光器件及其组成系统的发展提供了新的指引方向。表面等离激元作为其研究领域的重要分支,在微纳光器件、能源利用、生物传感等领域均有重要的应用价值。石墨烯是一种具有良好电学、光学特性的二维材料,其支持的石墨烯表面等离激元具备优异的可调谐性、强大的场束缚能力以及较低的传输损耗。而六方氮化硼作为一种双曲色散特性的天然材料,其支持的声子极化激元更是具备比石墨烯更低的传输损耗特性。本论文的研究内容主要是利用石墨烯、六方氮化硼等材料结合金属光栅、硅光栅等结构提出了多种可调谐光器件、折射率传感器,并针对基于这些混合结构的波导进行传输特性分析及场束缚能力的研究。本论文主要的研究成果如下:(1)提出了一种基于金属银光栅-石墨烯-间隔层-金属银混合结构的中红外可调谐吸收器。通过调节金属银-空气光栅结构的几何参数和石墨烯费米能级,吸收峰的吸收率可以达到99.9%以上。将上述金属银-空气光栅中空气部分替换为折射率传感媒介,进一步提出一种灵敏度为2.3微米每折射率单位的中红外折射率传感器。(2)提出了一种基于石墨烯-间隔层-硅光栅混合结构的中红外可调谐窄带表面等离子体诱导透明(PIT)及慢光效应。通过调控硅光栅、间隔层和石墨烯的相关参数,PIT波峰的品质因数可以超过108,整个PIT窗口内的群时延能大于0.44 ps。进一步提出一种基于石墨烯-渐变周期硅光栅结构的慢光器件,其光捕获带宽可以达到约0.7微米。(3)提出了一种基于六方氮化硼(h-BN)-石墨烯-二氧化硅光栅结构的PIT系统。通过调节该结构的几何参数和石墨烯化学势,在reststrahlen(RS)高频波段内和RS波段外都能实现PIT效应。并且在RS高频波段内PIT窗口的群时延大于0.15 ps。进一步提出一种基于上述基础结构的折射率传感器,其在RS波段之外的灵敏度为0.336微米每折射率单位。(4)提出了一种基于石墨烯包覆h-BN纳米线对波导结构,该结构可以分别支持表面等离激元-声子极化混合模式和声子极化模式。研究结果表明表面等离激元-声子极化混合模式的最低阶模式具有比其他同类型模式更强大的场束缚能力和更低的传输损耗特性。通过调节衬底半径或者石墨烯费米能级,都能实现这种混合模式的最低阶模式超过105的场加强。(5)研究了石墨烯-h-BN叁明治型圆波导结构。针对该结构中包含h-BN这种各向异性介电常数的材料,从麦克斯韦方程组出发推导出该材料区域横磁模式的电场分量和磁场分量之间的关系式。并且结合边界条件,进一步推导出该多层波导结构支持横磁模式的特征方程。(6)针对石墨烯-h-BN叁明治型圆波导结构,研究了它的几何参数和石墨烯化学势分别与其支持的声子极化-声学表面等离激元混合模式和声子极化-光学表面等离激元混合模式的有效模式折射率实部和优良指数(FOM)之间的依赖关系。并分析了表面等离激元和声子极化激元的耦合对这两种混合模式色散特性的影响。通过调控石墨烯化学势,声子极化-声学表面等离激元混合模式的FOM可以超过180。(本文来源于《北京交通大学》期刊2019-06-01）
邢睿[3]（2019）在《基于石墨烯的新型波导和可调微纳光器件的研究》一文中研究指出石墨烯是一种二维单层超材料,由碳原子以蜂巢状排列密布而成。石墨烯因具有众多独一无二的特性,深受专家学者的热切关注,被认为是划时代的新型材料。石墨烯在红外波段的电磁特性类似于金属,能够支持表面等离激元的传播,表面等离激元可以突破固有衍射极限,实现超高分辨率的光学成像及超高精度的光刻技术。石墨烯相比于传统的贵金属表面等离激元材料,可以获得更小的传输损耗,实现更长的传播长度,同时对传输模式电磁场有更强的束缚能力。利用石墨烯的表面电导可调谐性,石墨烯表面等离激元能够超越光电器件的几何结构限制,实现偏置电压对器件电磁响应的调节功能,扩展石墨烯器件的应用范围。本文提出了多种新型石墨烯光器件,并通过几何建模和数值仿真对其进行理论研究和性能分析。论文的主要研究成果以及创新点简述如下:1.提出了一种石墨烯多层纳米线波导,此波导由石墨烯和介质层相互包裹构成,具有超高的模式有效折射率,对光场具有很强的束缚作用,能够很好地控制表面等离激元在波导内部传输。石墨烯多层纳米线波导支持多个无截止的传输模式,可以在小体积下依然实现多模传输,有利于应用在传感领域。通过调节石墨烯费米能级可以改变波导的传输模式特性,实现石墨烯波导突破结构限制的可调谐性。2.提出了一种小有效模场面积的石墨烯方形波导,此波导几何尺寸在微纳量级,很适合应用在高集成度的光芯片中。当石墨烯方形波导工作频率大于20.8 THz时,波导中表面等离激元的传播长度优于同尺寸的纳米线波导,同时归一化有效模场面积大小在10-5量级,比纳米线波导归一化有效模场面积小2个数量级。3.提出了一种基于石墨烯纳米带阵列和石墨烯薄片的单频带石墨烯吸收器,其吸收率极高且结构简单。通过数值仿真,在吸收谱中频率为10.9 THz处,可以得到一个近乎完美的吸收峰,吸收率可达99.5%。通过调整单频带石墨烯吸收器的几何结构参数,对吸收器的性能进行了进一步的分析。根据性能分析结果优化吸收器的结构参数,将吸收器的吸收峰调整到了太赫兹波段,在频率为6.15 THz时获得了吸收率为99.9%的吸收峰。另外,使用偏置电压可以实现对单频带石墨烯吸收器吸收峰的调节功能,证明了单频带石墨烯吸收器能够适用于多种应用环境。4.提出了一种新型的双频带石墨烯吸收器,吸收器两个吸收峰的频率分别为4.95 THz和9.2 THz,两个吸收峰的峰值分别高达99.8%和99.6%。深入分析了双频带石墨烯吸收器结构参数和吸收性能之间的关系,进一步讨论了入射角度偏差对双频带石墨烯吸收器吸收效率的影响,验证了该吸收器具有很好的入射角度偏差容忍性。5.提出了一种石墨烯双层波导对场增强器,利用石墨烯双层波导之间的耦合原理,将场增强器中传输的表面等离激元能量集中在两个双层波导之间极小的狭缝中,实现了区域的场增强效应。石墨烯双层波导对场增强器的场增强因子可以达到108,比之前报道的单层石墨烯波导对场增强器的场增强因子107大一个数量级,同时将其与金属的双层波导对进行对比,证实了石墨烯双层波导对的场增强效果明显优于金属双层波导对。(本文来源于《北京交通大学》期刊2019-06-01）
朱纪文[4]（2019）在《基于石墨烯包覆微纳光纤复合波导的光调制特性与器件研究》一文中研究指出自从2004年单层石墨烯在实验中被成功制备以来,石墨烯展现出了优异的光电性能,并被应用在科学研究的各个领域,如光电子器件、传感器、储能领域、柔性电子学、复合材料以及生物医学等。在光电子器件领域,石墨烯具有非常优异的物化性能,如它呈线性色散的能带结构,导致它具有非常宽的光谱响应范围;单层石墨烯对光只有2.3%的吸收率,并且吸收率随着层数增加而迭加;石墨烯对通过的光会产生泡利阻塞,从而会产生饱和吸收现象;石墨烯具有超快的载流子弛豫时间,其弛豫时间在皮秒量级;此外它还具有很强的柔韧性,可以很容易被转移到光学结构上。目前已被应用在调Q锁模、光调制、光电探测、传感等领域。微纳光纤由标准单模光纤熔融拉锥制备而成,具有可以和通讯系统完美兼容且制备简单等优点,引起了学者们的广泛关注。光在微纳光纤中传输时,部分光会以倏逝场的形式在微纳光纤外传输。呈原子层厚度的石墨烯薄膜可以贴附在微纳光纤表面,而在微纳光纤外传输的倏逝场则可以轻易的和石墨烯产生相互作用。本文主要研究了石墨烯微纳光纤复合波导光调制器在腔外调制时的光调制特性以及在腔内调制实现调Q锁模。在对复合波导器件光调制特性的研究时,我们在器件中发现了基于受激布里渊散射(SBS)现象的全光调制。为了研究这种非线性效应,在实验上,对比了不同直径的微纳光纤石墨烯复合波导,发现直径越小的微纳光纤石墨烯复合波导中非线性效应越强且阈值越低。还对比了有石墨烯和没有石墨烯波导对产生非线性效应的的影响,相同直径下在有石墨烯的复合波导中会产生非线性效应,在没有石墨烯的波导中不会产生非线性效应。在理论上,还计算了器件的非线性阈值并且模拟了微纳光纤的模场分布。经实验对比和理论分析,我们发现具有高叁阶非线性系数的石墨烯会增强器件的非线性效应,从而降低了产生非线性的阈值。该工作完善了复合波导中的基础研究,使器件在走向实际应用过程中迈出了新的一步。此外,还将石墨烯微纳光纤复合波导作为可饱和吸收体(SA)应用在主动调Q激光器中。将复合波导光调制器连接在调Q激光器腔内,用另一束调Q脉冲激光调制复合波导光调制器对腔内的Q值进行改变,实现主动调Q激光器的主动调Q脉冲输出。最后,使用羧酸氧化石墨烯结合微纳光纤制作了复合波导,将其应用在锁模激光器中实现了被动锁模。将复合波导应用在腔内调制可以有效地提高材料的损伤阈值,增强材料与光的相互作用。(本文来源于《西北大学》期刊2019-06-01）
王羿文[5]（2019）在《铌酸锂单晶薄膜上加载条型波导和集成光学器件的研究》一文中研究指出铌酸锂晶体是一种人工合成多功能材料,它具有优良的电光、声光、非线性光学特性,在可见光和近红外波段都具有较高的透过率,被广泛应用于集成光学领域。近年来,通过离子注入和直接键合方式制备的绝缘体上的铌酸锂单晶薄膜(lithium niobate on insulator,LNOI)引起了人们极大的兴趣。由于铌酸锂和二氧化硅之间的高折射率差,基于LNOI材料制备的光子器件在集成度和器件性能上都得到了很大的提升。以LNOI为平台实现多器件集成已成为可能。目前已经报道了一系列光学器件,例如光波导、调制器、光频梳、非线性光学器件等。光波导是集成光学中的基础光学元件,是光信号传输的通道,也是多种复杂光学器件的主要结构之一。加载条型波导是LNOI上光波导的一种重要类型。它通过在LNOI表面覆盖一层加载条材料来实现对光的限制作用。加载条材料的选取是十分灵活的,只要折射率大于1,就可以形成波导。加载条型波导可以实现铌酸锂与其他材料的异质集成,将两种材料的优良特性结合起来。本论文研究了LNOI结构与非晶硅和二氧化硅材料的异质集成,为后续电光结合、高效、高集成度的集成光学器件的研究探索了道路。二阶光学非线性在倍频、参数下转换、光学参数振荡器/放大器等方面发挥着重要的作用。这使得它在光源、光通讯、量子光学领域都具有广泛应用。为了实现高效的频率转换,例如二次谐波产生,需要满足相位匹配或准相位匹配条件。一般用铌酸锂的周期性极化反转来实现准相位匹配。近几年来,人们已经实现了周期性极化铌酸锂薄膜,并且实现了高效的波长转换。利用波导的色散进行相位匹配是实现有效波长转换的另一个方法。它比准相位匹配更简单灵活,通过调节器件尺寸使基频光和倍频光的模式具有相同的相速度,就可以实现有效的波长转换,本论文研究了铌酸锂单晶薄膜波导的相位匹配。光电探测器可以把光信号转换为电信号,实现光信号的电学探测,将光电探测器集成在LNOI上,对实现LNOI片上(on-chip)的全功能光芯片具有重要的意义。但是铌酸锂是一种宽禁带绝缘体,很难直接制备成光电探测器,通过异质集成将具有光电转换性能的材料沉积在铌酸锂表面可以解决这一问题。本论文将半导体材料硅沉积在LNOI上实现了集成的光电探测器。本论文主要研究内容包括叁部分:1.基于LNOI的几种类型波导的模拟分析及加载条型光波导的制备和研究。2.基于LNOI的波长转换器件的制备与研究。3.LNOI上光电探测器的集成与研究。主要结果如下:1.基于LNOI的光波导的理论模拟通过全矢量有限差分方法设计并模拟了LNOI上几种不同类型的波导,包括刻蚀、质子交换和加载条型光波导。系统地研究并比较了波导的单模条件、光功率分布以及波导的弯曲损耗。模拟发现,对于质子交换波导,质子交换深度对铌酸锂层中光功率分布的影响可以忽略不计。对于加载条型波导,铌酸锂层中准TE和准TM模式的光功率分布和加载条材料的厚度相关。弯曲损耗都随着弯曲半径的增加而减小。当准TM模式的有效折射率低于周围平面波导TE模式的有效折射率时,准TM模式中的损耗有一部分来自电场的泄漏。铌酸锂脊型波导在一个相对较小的弯曲半径下(20 μm左右)就能获得低的弯曲损耗。这些结果对于研制波导结构,优化和制备高集成度的集成光学元件具有指导作用。2.基于LNOI的非晶硅加载条型波导的研究硅是微电子学中最重要的基础材料,在集成光学方面也有重要的应用,并且加工技术非常成熟。将硅和铌酸锂单晶薄膜进行异质集成,能把硅优秀的电学特性、成熟的微加工工艺和铌酸锂优秀的光学特性结合起来。我们用等离子体化学气相沉积(plasma enchanced chemical vapor doposition,PECVD)的方法在LNOI表面沉积了一层非晶硅薄膜,然后用刻蚀的方法制备了波导宽度为2-7 μm的非晶硅加载条型光波导。波导在空气中经300℃退火1h后可以观察到光传输。2 μm宽的波导在准TM和准TE模式下的损耗分别为20 dB/cm和42 dB/cm。退火前后非晶硅薄膜的表面粗糙度分别为1.04 nm和0.35 nm。通过高分辨透射电子显微镜(High-resolution transmission electron microscope,HRTEM)可以观察到清晰的界面,且退火前后硅薄膜均为非晶结构。引起波导损耗的主要原因为非晶硅薄膜内部缺陷和表面悬空键的吸收。由于氢能够填补材料内部的点缺陷和表面悬键,减小薄膜对光的吸收,所以我们用含氢气的PECVD进行了非晶硅薄膜的沉积。研究了制备条件,包括衬底温度、射频功率、硅烷浓度和反应气压等对薄膜吸收损耗的影响,并且制备了 LNOI上的非晶硅加载条型波导。波导宽度为2μm时,准TE和准TM模式下的损耗分别为6 dB/cm和5.5 dB/cm。磁控溅射是沉积非晶硅薄膜的另一种方法。我们对溅射功率、样品与靶之间距离对薄膜吸收损耗的影响做了简要分析。利用磁控溅射法在铌酸锂薄膜上制备了非晶硅薄膜,利用端面耦合,研究了薄膜的光学性能。在LNOI上制备了宽度为4-7 μm的非晶硅加载条型波导。发现用磁控溅射沉积的非晶硅薄膜中点缺陷和悬空键造成的光学吸收主要在1550 nm波段。所以对另一通讯波段,即1310 nm波段时硅薄膜的光学特性进行了研究。制备了加载条型波导,测得对于4 μm宽的波导,其准TE和准TM模式的传输损耗分别为11 dB/cm和10 dB/cm。3.基于LNOI的二氧化硅加载条型波导的研究二氧化硅是平面光波导(planar lightwave circuit,PLC)技术中最重要、最常用的材料之一,透过率高且易于制备。二氧化硅加载条型波导是实现铌酸锂和二氧化硅PLC结合的一个基础研究。我们用磁控溅射的方法在LNOI表面沉积了一层二氧化硅薄膜,并对薄膜进行了表面形貌测量和基本成分分析。通过反剥工艺制备了2-5 μm宽的加载条型波导。对于2 μm宽的波导,准TE和准TM模式的传输损耗分别为0.2 dB/cm和0.8 dB/cm。该研究为制备LNOI平台上加载条型器件提供了一种新的材料。二氧化硅和铌酸锂的结合为更先进的光子集成器件和电路的发展提供了新思路。4.LNOI上Y分支器的制备与研究Y分支器是一种可以将光分束或结合的基础集成光学元件,是Mach-Zehnder调制器、光纤陀螺、波分复用系统等器件的重要组成部分。基于二氧化硅加载条型波导,我们在LNOI上制备了Y分支器,测得了光强分布,弯曲半径为700 μm、波导宽度为4 μm的Y分支波导在1550 nm波长附近的透过率为70%-80%,分光比接近1:1。5.基于LNOI的波长转换器件的制备与研究在LNOI上用质子交换波导实现了二次谐波产生。通过模式相位匹配实现了具有相同极化方向的基频光和倍频光的相互作用,充分利用了锯酸锂中最大的二阶非线性系数d33,并且利用质子交换的手段调制了铌酸锂薄膜中χ(2)的分布,这些措施使得相互作用的模式之间的重迭积分得到了显着提高。我们研究了不同波导宽度和薄膜厚度下的相位匹配条件,其理论转换效率为58%W-1 cm-2,并通过实验制备了相应波导,其转换效率为48%W-1 cm-2。6.LNOI与光电探测器的集成与研究光电探测器是LNOI集成光学平台的一个重要组成器件。我们通过异质集成非晶硅薄膜的方式在LNOI上实现了光电探测器的制备,通过垂直入射的方式探测了光电探测器暗电流、响应度和响应时间。最高响应度为1.35 A/W。我们分别在波长为520 nm和650 nm下探测了器件的开关特性。并通过端面入射的方式实现了LNOI平面波导上光电探测器的制备,研究了探测器的开关特性,光电流与入射光功率的关系。(本文来源于《山东大学》期刊2019-05-30）
李梦华[6]（2019）在《基于渐变折射率波导的集成光电器件研究》一文中研究指出近年来,互联网通信带来的数据流量急剧增长,同时对信息传输和数据带宽的要求不断提高,光通信技术因其通信容量大、传输损耗低等显着性优势成为当今社会的主流信息传输方式。在此基础上发展起来的硅基光电子集成技术是将来高速光通信、数据中心互连以及传感技术的一种高效片上光学解决方案。基于渐变折射率的集成光波导器件的研究是新的研究方向,因其特殊的折射率分布形式,可以用来设计小体积、高性能的器件,为硅基光电子集成向“微型化”“轻型化”提供了新的思路。本论文从几何光学的射线分析法角度出发,理论分析了光在渐变折射率光波导中的传播。总结提出聚焦常数是影响波导自聚焦周期的关键参数。利用数值仿真软件,仿真验证了聚焦周期与渐变折射率差值以及波导芯层尺寸之间的关系。并且以多模干涉理论为基础,详细分析了自聚焦和自映像效应的区别与联系,并详细推导了自聚焦周期与波导参数之间的关系。深入分析了不同的折射率分布形式对聚焦周期和聚焦光斑质量的影响。并首次提出聚焦光斑的质量不仅和渐变折射率基模的场分布有关,还和各阶模式的能量占比有关,为基于渐变折射率分布的器件设计提供了新的理论支持。结合理论分析,以平方律分布形式的波导为基础,并综合工艺参数的要求,提出了一种基于渐变折射率波导自聚焦效应的新型模斑变换器。该模斑变换器的输入波导宽度为12μm,输出波导的宽度为0.5μm,传输效率可达97.8%。同时针对聚焦光斑和单模波导间的模场失配问题,优化了线性锥形过渡波导,在带宽不变的情况下该器件的总长度只需19.3μm,是现有报道的模斑变换器最小尺寸的1/6,可进一步提高硅基光电集成芯片的集成度,并为其他器件和系统的设计优化提供了新思路。本论文的研究重点是渐变折射率波导的自聚焦效应,并在此基础上设计了新型模斑变换器。这为小体积、高性能的集成光电器件的设计提供了新的思路,为大规模光电集成打下坚实的基础。(本文来源于《山东大学》期刊2019-05-25）
刘燕[7]（2019）在《基于表面等离子体激元的新型波导及器件研究》一文中研究指出表面等离子体激元(SPP)能够突破衍射极限,实现对电磁波在亚波长尺度内的局域特性,将光子器件的尺寸压缩到纳米量级。混合等离子体波导可以看作是介质光纤波导和SPP波导的结合,这种波导结构具有很强的模式局域能力和较低的传输损耗。混合等离子体波导为发展太赫兹到中红外波段的高性能、高集成度的SPP波导提供了新思路。电磁超材料是一种由亚波长单元结构构成的新型人工电磁材料,它具有自然材料所不具备的超常电磁特性。将局域表面等离子体激元与新型人工电磁超材料结构相结合的电磁器件应用涉及到光学天线、滤波器、探测器、调制器、光学透镜、热成像、太阳能电池、吸波材料、隐身斗篷等多个重要研究领域。传统基于金属SPP的波导器件利用结构变化的方法来调节波导的传输特性,不利于灵活实时调控。为了解决这一问题,人们将可以实现动态控制的一些材料,如液晶、液态金属、半导体等加入到SPP波导器件中,然而这些材料构成的可调谐器件通常不易于集成。近年来,石墨烯因其独特的电化学性质如高电子迁移率、灵活可调谐性、低损耗特性和强局域性等,成为各国科研工作人员关注的焦点。石墨烯表面等离子体激元工作在太赫兹和到中红外频段时,具有非常强的模式约束能力和较小的损耗,能够把工作在几十微米波长的波导器件缩小到半个微米尺度,通过调节外加电压或者化学掺杂,可以实现波导器件的电调谐,对太赫兹和红外波段可调谐型波导器件的小型化集成具有重要意义。正是基于以上考虑,本文通过将半导体、石墨烯、新型人工电磁超材料与表面等离子体激元相结合,取得了以下研究结果。1.本文提出了一种基于“不平坦”半导体基底的、具有高度模式局域性的混合等离子体波导,该波导可以看做是介质光纤波导和等离子体波导的结合。在太赫兹和中红外等低频段,光滑金属表面对SPP的局域性很弱,使得这种结构不适合在应用系统中紧凑的集成。为了解决这一问题,本文采用等离子体频率在太赫兹波段的半导体材料InSb代替传统贵金属,通过分析和尝试多种混合SPP波导的传输特性如等效模场面积、传播长度、品质因数、能量分布情况等,最终提出一种基于“不平坦”基底的混合SPP波导,实现了工作在1THz的具有低损耗、高局域性的混合等离子体波导,最小等效模式面积可达衍射极限模式面积的1/2000。此外还探索了利用增益材料实现无损传输的可行性条件。2.本文提出了一种低串扰传输的可调型双介质脊加载石墨烯混合等离子体波导。由Kubo公式出发,详细分析了石墨烯工作于3THz到300THz时表现出的不同材料特性。将石墨烯材料引入到介质波导结构中代替传统的贵金属材料构成混合等离子体波导,石墨烯SPP相比于SPP在贵金属表面的传输具有更好的模式约束性。通过对多种不同结构的石墨烯加载混合SPP波导传输特性的对比研究,最终提出了一种对称双介质脊加载石墨烯混合SPP波导结构,该波导工作于中红外波段,表现出良好的模式约束性,两相邻波导实现低串扰传输的最小距离为120nm,可以满足元器件高度密集的集成电路的需求。另外,研究了波导结构加工可能出现的形变如双脊不对称、长方形脊形变为梯形、长方形脊的尖角变圆角等情况,结果显示该波导具有较高的加工误差容限。通过改变石墨烯的外加电压或者化学掺杂,可以实现对波导传输模式特性的灵活调节。3.针对目前超材料滤波器存在的调制深度不够,结构复杂不易于灵活设计,不能实时调谐等问题,充分利用局域型SPP特性,提出了一种工作于中红外波段的、基于金属-石墨烯超材料结构的可调谐型双阻带滤波器。基于“明模”和“明模”之间的耦合作用,通过简单增减周期单元中刻蚀金属臂数量即可以调整带阻滤波器阻带个数,双阻带滤波器的调制深度可达-23.26dB。通过调整臂长和石墨烯层外加电压,可以改变结构的谐振频率,从而调节滤波器的工作频带。进一步优化石墨烯的载流子浓度,可获得一个非常深的调制深度。该金属-石墨烯周期性结构对周围环境介电常数变化的灵敏度高达2393nm/RIU,可用折射率传感器,最后,提出了发展多阻带滤波器等多频谱器件的思路。4.设计了一种基于多层金属-石墨烯超材料的动态独立可调型吸波器,实现了吸波器在中红外波段的多频带独立调谐和超宽带的吸收特性。通过对多层金属-石墨烯超材结构的层数、单元结构个数的调整,可以实现多频、宽频吸波器的任意定制。调整每层金属-石墨烯超材料中石墨烯所加载的门电压,可以实现对多个吸收频带的动态独立调谐。研究发现,该结构非常适合制作实现超宽带吸波器。通过迭加双层并联排列的金属-石墨烯超材料结构,可获得一个吸收率超过80%的7.5THz的宽带吸收,在该吸收宽带范围内的平均吸收峰值为88.5%。进一步堆迭超材料层数为叁层超材料时,在27.5THz到38.4THz频带范围内,吸收峰最小值为60%,平均峰值吸收率为84.7%。对于获得结构简单、设计灵活、易于集成的微结构器件提供了新思路。(本文来源于《电子科技大学》期刊2019-04-07）
叶高杨[8]（2019）在《基于硅基一维光子晶体波导的慢光器件》一文中研究指出随着时代的发展,人们对于高速通信的需求越来越大,正处在高速发展中的光电子通信技术是实现该需求的重要途径。作为信息技术与光子领域相结合最为重要的一环,光存储器件具有极其重要的不可替代作用。光信号的传播速度比电信号大几个数量级,可以大大提升计算机的计算能力。然而,与电子技术的存储环节相比,光子通信存储技术却存在着相当大的落后,面临非常大的技术难题。当今光子技术发展对器件的集成化、高速通信、低损耗、器件尺寸等都有更高的要求。在众多解决办法中,硅基光子晶体慢光器件与传统的CMOS工艺兼容,更容易实现集成化;其在宽带宽性能上的潜力,更适应未来的高速光通信技术。尽管如此,常规的二维平板光子晶体慢光器件面临着许多难题:其多排孔状结构导致加工难度增加;高精度的最小特征尺寸需求使得加工时间变长;器件竖直剖面的粗糙度造成了高损耗等。相比常规的二维平板光子晶体波导器件,一维光子晶体波导显着地减小了器件尺寸,其简单的结构同时降低了加工难度。因此,本文对基于简单结构的一维光子晶体慢光波导的光子器件进行了如下研究:(1)本文调研了硅基慢光技术的研究背景与发展现状,阐述了硅基微环结构的慢光器件和硅基光子晶体慢光器件的发展进程和趋势。并介绍了光在光子晶体波导结构中传播的理论以及光子晶体波导的计算方法。(2)本文提出了一种新的一维光子晶体波导结构。通过在一维周期性的光栅中引入多齿的结构,获得二维平板光子晶体波导中平移某一排小孔的缺陷态效应,找到具有宽带宽性质的“群折射率-波长”曲线。该鱼骨状一维光栅波导结构在群折射率为13时获得了大于10nm的带宽。为了补偿耦合损耗,本文设计了一种阶梯状耦合结构(step taper),将耦合效率从不到20%提高至大于60%。我们对该结构的波导进行了加工并实验测试,以验证理论仿真的结果。基于法布里波罗理论的计算结果,实验中在群折射率约为12时有超过10nm的带宽。为了研究慢光波导的可调性以进一步增加带宽,本文引入新型的二维材料石墨烯,将其铺在波导上方,实验测试其热传导的调制能力。(3)本文提出了一种新的基于一维光子晶体的孔状微环谐振器结构,实现了类电磁诱导透明的传输谱。相比传统的耦合微环结构实现类电磁诱导透明效应,该单环结构大大减小了器件尺寸。并且,由于小孔和慢光自身的加强光与物质相互作用的能力,理论仿真显示该孔状微环谐振器结构的器件具有超过530的品质因数,表现出了优秀的传感性能。(本文来源于《浙江大学》期刊2019-01-01）
刘丹,李洪科,李荃,伍侠[9]（2018）在《微波射频器件矩形波导中的场分析及维护建议》一文中研究指出利用电磁波在媒质中的传播理论,阐述了矩形波导的场分布特性,基于该理论,对矩形波导内的TE模式和TM模式进行了场分布的模拟仿真。所获得的仿真结果能够反映矩形波导中电磁场分布随参数的改变情况。该分析方法原则上适用于构建任意电磁场分布图景,电磁场的分布物理意义更明确。由此进行了射频器件中极化方式的分析,给出了对于矩形波导馈线的安装使用维护建议。(本文来源于《舰船电子工程》期刊2018年12期）
陈奕霖[10]（2018）在《基于布拉格光栅结构的金属等离激元波导型器件研究》一文中研究指出在过去的几十年,集成光子器件作为解决通信容量紧张问题的有效手段因而成为研究的重点。基于表面等离激元的光波导不但可以极大地缩小光子元器件的尺寸,而且通过在波导内雕蚀一些特殊的结构布局可以实现不同的功能,因此是光子集成发展的一个重要途径。本文主要研究了基于光栅结构的两种金属等离激元波导,通过分析研究其能带结构和透射特性,最终实现滤波和谐振等功能。本文的工作可以分为叁个部分:首先,讨论分析了金属-介质-金属波导布拉格光栅中反对称和对称等离激元模式的色散关系和传输特性;接着,使用有更好的场局域特性以及更低的损耗特性的混合等离激元波导,研究混合等离激元波导布拉格光栅结构中对TM和TE模式的作用以及能带结构和传输特性,又利用导纳匹配原理对透射谱进行了优化,实现了针对不同频段可以改善其透射谱的波导光栅;最后,设计了集合微腔结构和导纳匹配层的混合等离激元波导布拉格光栅,讨论微腔腔长和周期数对其性能的影响,为光学谐振腔的设计提供一个良好的理论基础和设计方法。本论文通过对两种等离激元波导布拉格光栅进行研究,设计出了结构简单,高集成度的模式滤波器和占用空间小设计紧凑的低损耗偏振器,并提出了利用导纳匹配理论对布拉格光栅波导器件透射谱的特定波段进行优化的思路,在光通信、集成光学领域具有一定的应用价值。(本文来源于《南京邮电大学》期刊2018-11-14）
波导器件论文开题报告
（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：
微纳光子学作为一门新兴科学,为未来集成化、小型化光器件及其组成系统的发展提供了新的指引方向。表面等离激元作为其研究领域的重要分支,在微纳光器件、能源利用、生物传感等领域均有重要的应用价值。石墨烯是一种具有良好电学、光学特性的二维材料,其支持的石墨烯表面等离激元具备优异的可调谐性、强大的场束缚能力以及较低的传输损耗。而六方氮化硼作为一种双曲色散特性的天然材料,其支持的声子极化激元更是具备比石墨烯更低的传输损耗特性。本论文的研究内容主要是利用石墨烯、六方氮化硼等材料结合金属光栅、硅光栅等结构提出了多种可调谐光器件、折射率传感器,并针对基于这些混合结构的波导进行传输特性分析及场束缚能力的研究。本论文主要的研究成果如下:(1)提出了一种基于金属银光栅-石墨烯-间隔层-金属银混合结构的中红外可调谐吸收器。通过调节金属银-空气光栅结构的几何参数和石墨烯费米能级,吸收峰的吸收率可以达到99.9%以上。将上述金属银-空气光栅中空气部分替换为折射率传感媒介,进一步提出一种灵敏度为2.3微米每折射率单位的中红外折射率传感器。(2)提出了一种基于石墨烯-间隔层-硅光栅混合结构的中红外可调谐窄带表面等离子体诱导透明(PIT)及慢光效应。通过调控硅光栅、间隔层和石墨烯的相关参数,PIT波峰的品质因数可以超过108,整个PIT窗口内的群时延能大于0.44 ps。进一步提出一种基于石墨烯-渐变周期硅光栅结构的慢光器件,其光捕获带宽可以达到约0.7微米。(3)提出了一种基于六方氮化硼(h-BN)-石墨烯-二氧化硅光栅结构的PIT系统。通过调节该结构的几何参数和石墨烯化学势,在reststrahlen(RS)高频波段内和RS波段外都能实现PIT效应。并且在RS高频波段内PIT窗口的群时延大于0.15 ps。进一步提出一种基于上述基础结构的折射率传感器,其在RS波段之外的灵敏度为0.336微米每折射率单位。(4)提出了一种基于石墨烯包覆h-BN纳米线对波导结构,该结构可以分别支持表面等离激元-声子极化混合模式和声子极化模式。研究结果表明表面等离激元-声子极化混合模式的最低阶模式具有比其他同类型模式更强大的场束缚能力和更低的传输损耗特性。通过调节衬底半径或者石墨烯费米能级,都能实现这种混合模式的最低阶模式超过105的场加强。(5)研究了石墨烯-h-BN叁明治型圆波导结构。针对该结构中包含h-BN这种各向异性介电常数的材料,从麦克斯韦方程组出发推导出该材料区域横磁模式的电场分量和磁场分量之间的关系式。并且结合边界条件,进一步推导出该多层波导结构支持横磁模式的特征方程。(6)针对石墨烯-h-BN叁明治型圆波导结构,研究了它的几何参数和石墨烯化学势分别与其支持的声子极化-声学表面等离激元混合模式和声子极化-光学表面等离激元混合模式的有效模式折射率实部和优良指数(FOM)之间的依赖关系。并分析了表面等离激元和声子极化激元的耦合对这两种混合模式色散特性的影响。通过调控石墨烯化学势,声子极化-声学表面等离激元混合模式的FOM可以超过180。
（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。
波导器件论文参考文献
[1].田自君,雷成龙,刘果,周帅,华勇.光纤陀螺用双Y分支波导相位调制芯片与PIN-FET集成器件[J].半导体光电.2019
[2].叶燊.基于表面等离激元和声子极化的器件及波导特性研究[D].北京交通大学.2019
[3].邢睿.基于石墨烯的新型波导和可调微纳光器件的研究[D].北京交通大学.2019
[4].朱纪文.基于石墨烯包覆微纳光纤复合波导的光调制特性与器件研究[D].西北大学.2019
[5].王羿文.铌酸锂单晶薄膜上加载条型波导和集成光学器件的研究[D].山东大学.2019
[6].李梦华.基于渐变折射率波导的集成光电器件研究[D].山东大学.2019
[7].刘燕.基于表面等离子体激元的新型波导及器件研究[D].电子科技大学.2019
[8].叶高杨.基于硅基一维光子晶体波导的慢光器件[D].浙江大学.2019
[9].刘丹,李洪科,李荃,伍侠.微波射频器件矩形波导中的场分析及维护建议[J].舰船电子工程.2018
[10].陈奕霖.基于布拉格光栅结构的金属等离激元波导型器件研究[D].南京邮电大学.2018