占恒正[1]2003年在《光注入全内反射型光开关的研究》文中研究表明随着光网络和光通讯的发展，以及光交换概念的提出，光开关及开关列阵起着越来越重要的地位，同时对光开关性能要求也越来越高。传统的MEMS光开关、热光开光、液晶光开光的开关速度都为ms量级，基本上达不到光交换的要求，而传统的电光开光有着很高的偏振敏感性，同样很难达到光交换的要求。光控制光开关的开光速度可以达到ps量级，并且对偏振的敏感性不高，通过对开光结构的设计和优化，其性能指标也可以达到实用要求，因此对光控制光开光的研究具有实际的理论意义和应用价值。本论文首先阐述了光控制光开光的原理、光生载流子的模型，以及光生载流子影响折射率变化的模型，分析了叁维波导的结构对传输光波的影响。从理论上分析了展宽型多模波导对非对称Y分叉结构的光开关的性能的改善，提出一种设计展宽型Y分叉全内反射光开关反射区宽度的近似计算方法。然后用FD-BPM对展宽型Y分叉全内反射光开关进行模拟和分析，设计了全内反射型非对称Y分叉光开关。在展宽型Y分叉的基础上，提出了隔离型非对称Y分叉全内反射结构，通过对隔离型非对称Y分叉的结构参数的分析，在理论上可以设计出消光比达到40dB以上的全内反射型光开光。采用反刻法和剥离法，完成了光注入非对称Y分叉结构的脊型GaAs光控制光开关制作。利用红外摄像机采集的光开关输出的近场分布，采用对场光场能量高斯拟合的近似方法，测得该关注入光开关的直通端的消光比可以达到8dB，而反射端的消光比则至少可以达到18dB以上。器件的指标的精确测量则需要在芯片封装完成后作进一步的测量。
陈克坚[2]2004年在《光控型全光开关研究》文中研究说明当今社会信息的爆炸性增长必然促使光网络的向更高速、更大容量方向发展。随着光纤通信技术的发展和密集波分复用(DWDM)系统的应用，全光交换已经成为当前光网络的发展趋势。全光交换的实现主要依赖于光开关和相关器件等系统的发展。光开关是实现全关交换的关键器件。 目前所使用的传统型MEMS光开关、热光开光、液晶光开光的开关速度都为ms量级，基本上达不到光交换的要求，另外传统的电光开光有着很高的偏振敏感性，同样很难达到光交换的要求。而光控制光开关的开光速度可以达到ps量级，并且对偏振的敏感性不高，通过对开关结构的设计和优化，其性能指标也可以达到实用要求，因此对光控型光开关的研究具有实际的理论意义和应用价值。 本文通过建立光生载流子影响半导体折射率变化的模型，来深入研究光控型光开关工作的内在机理。该理论模型分别针对稳态情况和瞬态情况做了相应探讨。在与实验结果进行对照后，证明了该理论模型的正确性。 另外，本文还在前人的研究基础上，运用BPM法对全光开关器件(Y分叉全内反射全光开关、X结全光开关等)进行了设计和改进，并达到了很好的模拟设计结果。在器件制作过程中，本文采用了反刻法(一种微电子制作工艺)来制作具体光波导器件。 最后，本文还建立了一套简便但却相对实用的测试系统。利用红外摄像机采集器件的近场输出光斑，再经过图像亮度采集及数据拟合分析，以此来测量消光比等器件性能参数。该系统同时通过采用带尾纤的激光器大大简化了光注入的控制操作。目前该测试系统已经具备器件通光及其他性能的测试和分析能力。 到目前为止，本文已制作出1×2非对称Y分叉全内反射全光开关。经初步测试，反射端的消光比至少达到18dB以上，直通端的消光比可以达到8dB。在其他结构方面，耦合型结构及M-Z型结构的初步测试结果也都已经出来了。
江晓清, 陈克坚, 唐奕, 杨爱龄, 李锡华[3]2003年在《光注入全内反射型全光开关》文中研究指明基于全内反射原理和光生载流了注入效应,采用扩展多模非对称Y分叉全内反射型结构,研制了一种1×2光控全光开关。对于1310nm波长,其开关的消光比可以达到18dB,同时,对光注入开关机理做了简单的探讨。
陈克坚, 唐奕, 占恒正, 杨爱龄, 李锡华[4]2004年在《非对称Y分叉全内反射型全光开关》文中研究表明基于全内反射原理和光生载流子注入效应 ,研究了一种 Y分叉全内反射型全光开关 .当控制光 (波长为80 5 nm)的强度达到 1 5 0 W/ m m2时 ,对于 1 31 0 nm波长 ,其开关的消光比可以达到 1 8d B,并对光注入开关机理做了简单的探讨
尹锐[5]2001年在《全内反射光开关列阵与多模光干涉器的集成化研究》文中研究表明光网络的飞速发展，对光信息处理器件的要求越来越高，光子器件的集成变得越来越迫切。本论文的工作是针对两个重要的光子器件—在光网络中必不可少的光开关列阵和能够实现许多光信息处理功能的多模干涉器(MMI)进行集成化研究。其中对光开关列阵的研究主要是通过提高开关单元的消光比和优化列阵结构来扩大其路数和集成度；对MMI干涉器的研究则是改善现有器件的结构以使其能够与多数波导器件实现工艺和结构上的兼容而方便地集成在一起。 在光开关列阵方面，采用速度快、无偏振依赖性的电流注入全内反射机理来实现光的转向。通过对带填充效应、带隙缩小效应和自由载流子吸收效应的分析，得到GaAs材料在0.8μm～1.6μm范围内注入所引起的折射率变化规律。以此为基础对非对称Y分支结做参数优化，将其消光比提高了10dB，单元结构的这个结果有利于列阵的大路数化。在列阵结构方面提出了正交结构光开关列阵，对连接圆弧波导的分析表明此正交结构可将相邻波导的间距缩小为250μm，具有很强的集成潜力。结合优化的单元结构，4×4正交结构光开关列阵的消光比可达25dB以上，串话可达45dB以上。 MMI干涉器的集成化研究方面，传统的MMI干涉器都是深腐蚀强限制波导结构的，而其他多数光波导器件则多为弱限制和具有凸形的渐变边界结构的波导，因此本文研究的主要方向就是弱限制和渐变边界结构在MMI方面的应用分析。为此本文首创了传播常数偏差判定法，它直接从自映像的机理出发，对干涉区内各阶模传播常数的排列情况进行分析，以此来判断自映像的效果。用这个方法分析上述两种结构的结论是，弱限制和凸的渐变边界结构不仅可以应用在MMI干涉器上，而且都能够在一定程度上改善自映像的效果，在增加MMI干涉器与其他器件的兼容性的同时提高其性能：1．对弱限制结构的进一步分析表明，在某个特定的折射率差下自映像的效果最好。 为了求出这个最佳折射率，本文以减少高阶模、近截止模式的传播常数偏差为 出发点，推导出了求解最佳折射率差的公式，这个公式的结果是目前所见的文 献中最好的。以此为基础设计了优化的弱限制1×32MMI功分器，损耗和不均匀 度分别为0.026dB和0.005dB，若采用传统的强限制结构，则分别为1.443dB、 2.049dB。2．在凸形渐变边界结构的分析中，提出了基于指数的渐变边界和梯形截面两种新 型结构的干涉区。前者在合适的参数下可以实现近似理想的自映像，具有很强 的理论指导意义；后者虽在性能方面比不上前者，但在实际工艺的可实现性方 面具有很大优势。在实现2波长波分复用(WDM)时，理想自映像可以达到50dB 左右的对比度，基于指数的渐变边界结构可以达到50.7dB，梯形截面结构可以 达到近47dB，而采用传统的强限制结构，则只有30dB。
参考文献：
[1]. 光注入全内反射型光开关的研究[D]. 占恒正. 浙江大学. 2003
[2]. 光控型全光开关研究[D]. 陈克坚. 浙江大学. 2004
[3]. 光注入全内反射型全光开关[C]. 江晓清, 陈克坚, 唐奕, 杨爱龄, 李锡华. 全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议（OFCIO’2003）论文集. 2003
[4]. 非对称Y分叉全内反射型全光开关[J]. 陈克坚, 唐奕, 占恒正, 杨爱龄, 李锡华. 半导体学报. 2004
[5]. 全内反射光开关列阵与多模光干涉器的集成化研究[D]. 尹锐. 浙江大学. 2001