一、Modified Lensed Fiber for Improvement of Optical Performance in Free-Space Interconnection（论文文献综述）
李建军,褚春艳,卢玮彤,张萍萍,杨高岭,钟海政,赵跃进[1]（2021）在《微透镜阵列的制备与应用研究进展》文中研究表明微透镜阵列是一种多功能的微光学元件,可以对入射光进行扩散、光束整形、光线均分、光学聚焦等调制,进而实现大视角、低像差、小畸变、高时间分辨率和无限景深等,在光电器件和光学系统的微型化、智能化和集成化方面具有重要的应用潜力。介绍了微透镜阵列的光学原理和发展历程,综述了喷墨打印、激光直写、丝网印刷、光刻技术、光聚合技术、热熔回流技术和化学气相沉积法等微透镜阵列制备技术,总结了微透镜阵列在成像传感、照明光源、显示和光伏等领域的应用进展,最后对微透镜阵列的发展方向进行了展望,讨论了曲面微透镜、叠加复眼系统以及微透镜与新型光电材料结合等新方向的发展趋势和未来挑战。
严宪佳[2]（2021）在《不同表面修饰的氧化铁纳米颗粒的制备及其在生物组织中的分布》文中研究指明目前控制纳米颗粒与生物环境之间的相互作用仍然是一项挑战。本工作利用不同表面修饰物对氧化铁纳米颗粒（IONPs）等纳米粒子进行表面改性,使其具有良好的分散性和生物相容性等性能,再将不同修饰的IONPs分别与细胞共同培养或注入鼠脑后,研究其与生物组织之间的相互作用,以面向生物医学领域的不同应用。具体内容如下:（1）以聚乙二醇（PEG）和乙酰丙酮铁（Fe（acac）3）为原材料,利用高温热分解法制备具有超顺磁性、良好分散性、形貌一致、尺寸均一的PEG修饰的氧化铁纳米颗粒（PEG-IONPs）。将其与PC-12细胞共同培养,用CCK-8法检测PEG-IONPs的细胞毒性,PEG-IONPs的浓度范围在200-400μg/m L时表现出较低的毒性,浓度范围是25-100μg/m L时有促进细胞生长的效果,这可归因于PEG具有良好的生物相容性和促进细胞增殖的作用。再将PEG-IONPs注射到SD大鼠的黑质24 h和7 d后,用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）和透射电镜（TEM）观察了纳米颗粒在大鼠脑内的分布。结果发现,注射PEG-IONPs 24 h和7 d后,嗅球、颞叶、前额叶皮质和丘脑的铁含量较高;PEG-IONPs主要分布在轴突膜和树突膜周围,少量分布于髓鞘膜和线粒体膜附近。（2）以PEG、聚乙酰亚胺（PEI）和Fe（acac）3为原材料合成了PEG和PEI共同修饰的IONPs（PEG/PEI-IONPs）,再将叶酸（FA）用EDC/NHS化学法偶联到PEG/PEI-I ONPs表面得到FA修饰的氧化铁纳米颗粒（FA-IONPs）。表征结果如下:PEG/PEI-ION Ps和FA-IONPs的在TEM下的平均尺寸分别为10.80±2.2 nm、12.66±1.9 nm,两者粒径相差不大,且都满足正态分布。PEG/PEI-IONPs和FA-IONPs的流体动力学直径以及Ze ta电位分别为24.36 nm、+21.48 m V和105.71 nm、-4.69 m V。Zeta电位、粒径的改变以及紫外、红外和X射线光电子能谱（XPS）的表征结果都证明FA的成功偶联。与厦门大学合作,分别用PEG/PEI-IONPs、FA-IONPs和纯FA与Hela细胞培养4 h后进行高分辨质谱成像实验;与未修饰FA的纳米颗粒在m/z 56处的Fe+峰相比,修饰了FA的两组纳米颗粒的质谱图显示出更多的杂峰。通过比较纯FA的激光解吸电离光谱,我们能够确认在细胞实验中获得的杂峰来自这些FA。再将PEG/PEI-IONPs和FA-IONPs与溶酶体红色染料（Lyso Tracker Red DND-99）继续培养1 h进行染色。染色后的细胞进行纳米空间分辨率的激光共聚焦显微镜（CLSM）观察和质谱成像。结果显示出PEG/PEI-IONPs和FA-IONPs可以大量进入细胞,分布在溶酶体中,即呈现出在亚细胞水平的分布。（3）利用高温热分解法合成了亲水的PEG-IONPs,然后用柠檬酸钠还原-氯金酸氧化得到Au-Fe3O4金磁纳米颗粒。TEM结果可以看出Au-Fe3O4 NPs的尺寸约为40-60 nm且呈花瓣状;流体动力学直径及Zeta电位分别为78.8 nm和-9.7 m V;紫外光谱结果显示在400-800 nm范围内,PEG-IONPs没有出现特征峰,而Au-Fe3O4 NPs在568 nm处出现了平滑的紫外吸收特征峰,此峰出现的范围（500-600 nm）与金纳米颗粒的特征吸收峰相对应;X射线衍射分析（XRD）表征的结果也显示了Au-Fe3O4与Au标准卡片（07-0484）和Fe3O4标准卡片（28-0491）相对应,这些表征结果显示了Au-Fe3O4 NPs的成功制备。（4）结合本工作及课题组先前研究结果,本论文总结并对比了不同表面修饰的IONPs注入大鼠黑质部位及与细胞共同培养,用TEM观察纳米颗粒在细胞及脑组织中的分布情况。二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱修饰的IONPs（DMPC-IONPs）无论是注入大鼠黑质部位还是与细胞共同培养,都表现出不同程度的聚集和内吞,这可能与DMPC是细胞膜的重要组成部分之一的本身特性有关。提前在细胞培养液或脑组织中注射一定量的生物素后,与细胞共培养的或注入脑组织的链霉亲和素修饰的PEG/PEI-IONPs（SA/PEI-IONPs）以及异硫氰酸荧光素与SA共同修饰的PEG/PEI-IONPs（FITC-SA/PEI-IONPs）都可粘附到细胞膜上,这是利用生物素与SA之间的强结合力,使得其可以停留在细胞膜上。注入鼠脑内的谷胱甘肽修饰的IONPs（GSH-IONPs）也出现大量内吞,在轴突和胞体中发现大量纳米颗粒;其有很大可能是通过囊泡包裹,进行胞吞作用而进入细胞,并伴随轴浆运输而到达轴突远处。精氨酰-甘氨酰-天冬氨酸与马来酸酐共同修饰的IONPs（RDG/Mal-IONPs）和牛血清白蛋白与Mal共同修饰的IONPs（BSA/Mal-IONPs）在许多细胞器内及膜上（如高尔基体、线粒体、内质网等）均有发现;相比之下,Mal修饰的IONPs（Mal-IONPs）在这些部位分布较少;但RDG/Mal-IONPs、BSA/Mal-IONPs和Mal-IONPs均是以聚集体的形式分布,这极有可能与生物体内的生物分子（如白蛋白等）将纳米颗粒包裹形成蛋白质冠或等离子体有关。硫酸软骨素修饰的IONPs（CS-IONPs）倾向于包围神经元胞体和突触附近的细胞外间隙,未发生明显的内吞作用。这可归因于CS是一种细胞外基质,且在细胞膜上存在许多CS受体,使纳米颗粒能停留在细胞膜上从而避免发生内吞。
吴昊[3]（2020）在《石墨烯结合片上集成硅基波导光调制器研制与测试》文中研究说明自20世纪下半叶互联网概念提出至今的几十年内,通讯系统中的信息传输与处理量已呈几何式激增,光纤为主体的信息通讯网络面临着严峻挑战。对于信息的编码处理,电信号则需经光调制器实现光波上的加载,面对通讯网络内激增信息传输与处理量,对光调制器自身信息处理速度等核心性能有更高要求,需要在信号调制速率、器件集成度、多工作带宽和单字节能耗等性能方面得以拓宽与提升。传统电光调制器件则由于所使用器件材料以及工艺极限等客观因素而被限制,无法对所需性能要求给予满足。本征石墨烯作为单层碳元素构成六边蜂窝式层状材料,有着室温下超高的载流子迁移率、材料折射率在外置电压下可控的优良电光学特性且其加工工艺与标准CMOS工艺相兼容,结合石墨烯材料与硅基波导的电光调制器件结构,则有望使光调制器的工作带宽、响应速率、结构尺寸、能耗比例以及集成度等多方面重要参数得到显着提升,国内外对该领域的研究方兴未艾。本论文针对提升电光调制器性能,以石墨烯的电光特性与石墨烯材料结合片上集成硅基波导电光调制器作为主要研究对象。论文对石墨烯材料的电光性能建立数值模型,结合硅基波导结构,设计了几种不同构造基于石墨烯材料的电光调制器件,摸索制定了制作器件的微纳工艺流程并设计了相应的光掩膜板结构,研究了石墨烯调制器与硅波导集成的重要工艺,提出了在非正常工艺流程下对器件耦合端口的保护技术,完成了片上集成的电光调制器制作,对器件进行了电光与全光测试并发现了光致损耗现象。具体研究工作如下:1.通过不同方式对石墨烯予以了制备,并对其制备方式提出了改进方式,提高了石墨烯的制备效果,对石墨烯材料的表征以及几种光波导设计分析理论进行了综述。分别对常用石墨烯材料的不同制备方法进行了工艺研究与改进,主要包括的方法有:固态的机械剥离、液态的氧化还原以及气态的化学气相沉积法;对于材料的表征则主要使用光学显微、扫描电镜显微以及拉曼光谱表征进行了详细介绍;对用于数值计算光波导的理论包括有效折射率法、光束传播法、时域有限差分法以及有限元法进行了简要阐述。2.研究石墨烯的电光响应特性和数值模型。石墨烯对光吸收表征于其折射率的虚部,而折射率则取决于石墨烯化学势（费米面）的变化,又由于石墨烯的化学势可在外置电压以及化学掺杂等方式下被其调控,故材料的折射率虚部可实现外加电场下调控。对石墨烯化学势关于外加电压、光导率与相对介电常数等之间的关系研究,阐述了石墨烯用于电光调制器的工作原理。3.提出四种石墨烯结合片上集成电光调制器件结构,包括双层直波导吸收型、热光单环单波导宽谱域吸收型、相位型和四环双波导复用吸收型不同的光调制器结构。通过数值模拟计算结果表明,对于所设计双层直波导吸收型调制器当介质层为氧化硅材料时铺设石墨烯材料长438)时,调制器调制速率可达16.3 GHz;当对于设计的单环单波导调制器时,铺设石墨烯长度为5.248)时,器件的调制深度可达到31.32 d B,以氧化硅为介质层时器件调制速率可达到134 GHz,当采用相位调制时,铺设石墨烯长度为5.138)时,器件调制深度为7.64 d B,调制速率可达到137 GHz;对设计的四环双波导复用器件,可同时完成四组不同波长同时在器件内调制,采用铺设5.248)石墨烯结构,则动态响应可达到125 GHz。4.研究了石墨烯电光调制器件制作的微纳加工工艺,使用Layout与L-edit软件完成了相应结构掩模版的绘制,掌握了自材料转移至最终封装的工艺技术,提出了器件耦合端面保护技术,成功解决由于反正常工艺流程所引发的通光损耗问题,最终制作出片上集成电光调制器件,对器件进行了电光与全光性能测试,发现电光器件中的制作问题,给出了波导填平工艺的两种可行方案并完成初步工艺探究,且在全光性能测试中发现光致损耗现象。
李晨蕾[4]（2020）在《硅基片上模场调控器件研究》文中研究说明随着全球新型冠状病毒肺炎的爆发,人们不得不面临着居家、宵禁、隔离一系列的问题,疫情对整个社会的运转产生了严重的影响。于此同时,人们利用互联网进行线上沟通交流的需求更是越来越多,在线网络课程课以及虚拟会议也正在推动着对互联网数据中心的投资。硅基集成光子芯片由于其低损耗、结构紧凑、CMOS工艺兼容等一系列优势,正作为光通信、光互联的技术支持吸引着越来越多的关注和研究。为了实现更高效快速大容量的硅基集成光子芯片,我们仍需要进一步提升其器件性能、降低波导损耗、进一步扩大光互联的数据传输容量,除了已经成熟的波分复用以外,还可以发展偏振复用、模式复用技术以及混合复用技术;本文首先基于多模复用系统,提出并实现了一系列高性能的片上多通道模式调控器件;然后利用波导的双折射效应,提出并实现了一些高性能偏振调控器件;最后,通过调节波导的结构色散,并利用了铝镓砷材料的非线性特性,设计出了高效的中红外波段光学频率梳,为实现片上集成型光学频率梳光源提供了潜在解决方案。首先,在多模调控方面:我们提出了一种基于双核绝热锥形结构,这一结构利用了超模演化现象,即可以将入射且限制在宽核波导中的高阶超模,经绝热过程逐渐转化为限制在窄核波导中的高阶超模,并通过绝热弯曲波导将其进一步转化为基模输出。利用该结构,首先在50nm的超薄硅波导上实现了三通道的模式复用/解复用器,实现了在宽带1520nm～1585nm的波长范围内,小于-20dB的串扰,降低了附加损耗（小于-0.2dB）;接着,利用类似的双核绝热锥形结构,与高性能的偏振分束器结合,实现了双偏振的十通道模式-偏振混合（解）复用器,由于绝热渐变结构的特性,最终实现了所有TM和TE模式通道在～90nm的宽波段内具有较低的串扰（-15～-25dB）和较低的附加损耗（0.2～1.8dB）,是当时通道数最多的模式复用器;为了进一步减小器件尺寸,增加器件布局的灵活性,本文在十通道模式复用器的基础上,设计了能够支持十通道模式的紧凑型多模弯曲波导,利用欧拉曲线弯曲波导,实现相对较小的等效弯曲半径,实验最终实现了半径仅为40μm的多模弯曲波导,并进行了数据传输实验;最后,为了进一步提高多模片上光互联的灵活性,本文设计了三通道的任意通道上传-下载复用器,利用亚波长光栅波导的色散调控特性,能在总线波导不变的条件下,下载/上传任意模式通道,并实现了在最大60 nm的带宽中三种模式消光比大于15 dB,在最大100 nm的带宽中附加损耗小于0.32 dB。第二,在偏振调控方面:在340nm的SOI平台上,单模波导双折射效应相对较弱,偏振复用器件设计存在困难。我们针对这一问题提出了一系列的解决办法。首先利用一种三波导级联的结构设计了一种偏振分束器,通过精确控制三波导间的间隔来调节两种偏振态的模场重叠因子进而调节耦合强度,使得TM模式能够完全耦合到另一端输出,而TE模式在此耦合长度下产生耦合的强度最小,因此将两个模式分开;接着又设计了一种亚波长光栅波导辅助型非对称定向耦合结构的偏振分束器,利用了亚波长光栅的偏振选择性,增强了波导的双偏振的有效折射率差,进而增强了波导的双折射效应,同时,由于亚波长光栅能够有效增强光场的相互作用,因此有助于增强器件的紧凑型,最终实现了长度仅为2μm的超紧凑型偏振分束器;最后,为了进一步增强器件的性能,提高器件的工艺容差,将亚波长光栅波导与双核绝热锥形结构相结合,以亚波长光栅波导作为桥梁,TE模式根据超模演化理论,首先耦合到亚波长光栅波导中,然后由对称结构耦合到输出波导中进行输出,而TM模式由于强模式失配而不发生耦合现象,并从原来的波导中输出。利用绝热结构实现了超高带宽的低损耗偏振分束器,并得益于级联三波导耦合结构,进一步提高了器件的消光比,在一次刻蚀的简单工艺过程下,该器件实现了测得的TM和TE偏振的附加损耗分别为0.1～0.6dB和0.3～1dB,而测得的消光比分别大于20dB和25dB的带宽约为240nm和220nm,这比以前的结果要高得多。器件的损耗-1dB带宽也高达230nm,这比以前基于340nm SOI波导的PBS大得多。最后,本文利用模式杂化和超模演化提出一种紧凑型偏振分束-旋转器,该器件具有较大的工艺容差,且对TE和TM两种偏振态均可实现在1520～1610nm带宽范围内大于20dB的消光比。第三,利用模场的色散调控,我们基于硅基-铝镓砷平台,通过对光波导结构色散性能的分析,利用材料三阶非线性效应,设计出有一种基于高品质因子微腔的中红外波段光学频率梳,有效解决了由于高折射率差引起的带宽限制问题。同时,得益于铝镓砷超高三阶非线性系数以及高折射率差引起的高模场的限制能力,设计器件能够实现低阈值,高转换效率。为实现片上集成型光学频率梳光源提供了潜在解决方案。最后,对全文的主要工作做出了总结,并对各种硅基片上模场调控工作做出展望。
吕桓林[5]（2020）在《近红外波段聚合物基微环谐振器的研究》文中提出近年来,集成光学在光通信和传感领域发挥着重要的作用。用于制备平面集成光路的聚合物材料引起了人们的兴趣,它们为光子元件和集成光学器件制造开辟了新时代,具有极高的透光性、机械和化学稳定性以及低成本生产的潜力。平面光波导微环谐振器作为集成光子器件受到了广泛的关注,具有体积小、容易与光学和流体器件集成等优点。为了将光限制在微环谐振器中,人们使用了多类材料,如二氧化硅、绝缘体上硅、氮化硅、玻璃和聚合物。聚合物材料常用于制备微环谐振器,其具有比半导体材料更大的化学柔性,更容易调节折射率。与硅基材料所需的化学或物理沉积和干法刻蚀工艺相比,聚合物波导的制备工艺更简单,且在可见光范围内是透明的,因此可以扩展集成传感器的工作窗口。在红外波段的聚合物微环谐振器已经有大量的研究,然而,在可见光或该波段附近,水的吸收比近红外波段低2000倍左右,且在这一波段有低成本的光源,聚合物基光子器件的发展面临着紧迫的需求。本文基于聚合物材料,对工作于近红外波段（890 nm）的多模干涉耦合结构微环谐振器和狭缝波导微环谐振器进行了研究:（1）聚合物基微环谐振器以其高Q值、低成本、易加工等优点,引起了人们的广泛关注。在低成本、易制备的聚合物平台上,制备了基于50:50分光比的多模干涉耦合微环谐振器。为了减小微环谐振器的总损耗,利用束传播法对多模干涉耦合器的结构和微环半径进行了模拟和优化。对于传统的压印技术,通常采用刻蚀硅和金属来制造硬模。然而,刻蚀过程会导致表面粗糙度问题,从而增加波导的散射损耗。因此,我们使用了紫外软压印光刻技术。为了避免刻蚀过程,使用SU8-2材料利用光刻技术在硅衬底制备了母版模。在复制过程中使用PFPE复合材料模具,在不施加压力的情况下而保持较高的分辨率和逼真度。采用在近红外波段透光性好、成本低的聚合物Ormocore为芯层,通过优化Ormocore与稀释剂maT的配比,制备出几乎没有残留层的器件。制备的器件Q因子高达23000,在生物传感应用方面具有巨大潜力。（2）狭缝波导是一种能将光限制在低折射率材料区域的特殊结构,此特性使狭缝波导在传感应用中极具吸引力。通常情况下,狭缝波导是由工作在近红外波段的半导体材料制备而成。本研究利用聚合物材料制备狭缝波导,提出并设计了工作在近红外波段（890nm）的聚合物基微环谐振器。对狭缝波导的模态特性进行了详细的分析,分析了折射率传感灵敏度与波导高度、宽度和狭缝宽度的关系。传统的弯曲缝隙波导具有较大的传输损耗,对微环的品质因子和消光比有较大的影响。为了减小弯曲损耗,设计了非对称波导结构,使模场在狭缝波导中央传输。为了提高条形-狭缝波导的耦合效率,引入了一种多模干涉结构的模式转换器。仿真结果表明,所设计的微环谐振器的灵敏度可达109 nm/RIU。采用电子束曝光技术制备了硅基母版模。利用独特的聚合物全氟聚醚PFPE从硅母版模上成功地复制了柔性软模具。利用紫外软压印技术制备了狭缝波导,狭缝波导具有较高的高宽比,并与低成本的生产工艺兼容。
林晨[6]（2020）在《铌酸锂集成光子学基本器件研究》文中进行了进一步梳理自从集成光学的概念被提出以来,基于光波导结构的集成光子器件研究得到飞速发展。铌酸锂具有优良的声光、电光和非线性光学特性,在可见光和近红外波段的透过率高,被称为“光学硅”。随着制备技术的发展,基于铌酸锂的集成光子器件,包括高速电光调制器、频率梳、非线性频率转换器等,已经被广泛研究,展示出铌酸锂在集成光子领域的应用前景。本文将从铌酸锂集成光子学的研究现状出发,对几种铌酸锂集成光子器件进行理论分析和数值模拟。主要包括以下内容:1.绪论部分简要回顾了集成光学的发展背景,介绍了铌酸锂的材料特性,以及铌酸锂集成光子学器件的应用前景、研究意义以及相关研究进展。2.介绍了光波导的基础理论,包括光波导的简单分类和不同维度波导的电磁场理论;对几种重要的铌酸锂波导及其制备工艺进行重点介绍,为接下来铌酸锂集成光子器件的研究工作奠定基础。3.数值模拟分析了两种铌酸锂集成光子学线性基本器件。一是基于非对称波导的宽带定向耦合器。从耦合模式理论出发,通过对传输矩阵的分析,确定最佳参数的基本范围,并借助三维时域有限差分法对结构进行优化。此外,模拟了一种新提出的光纤-铌酸锂薄膜波导耦合器,通过构建双层锥形波导结构提高光纤和波导的模式匹配区域从而提高耦合效率,并优化该耦合器的具体参数。4.第四章首先介绍了涡旋光束光源的研究现状,接着立足涡旋光的集成化产生方案,提出了一种基于非线性Cherenkov型相位匹配方式的倍频涡旋光产生的新方案。其基本原理是,在角向极化的铌酸锂微环谐振腔中,近红外的基波光在微环中谐振,二次谐波则沿着Cherenkov辐射角的方向发射出去。研究发现,倍频涡旋光的拓扑荷数由微环中回音壁模式的方位角阶数和非线性光栅元件的数量共同决定;此外,还对倍频涡旋光束的光场分布和转换效率等进行了系统研究。
周长宇[7]（2020）在《基于逆向设计的片上硅基动态光子器件研究》文中研究表明传统光子器件的设计是从基本物理原理出发,选择合适的结构,并通过对结构参数的调整来满足设计需求,从而实现相应的功能。而逆向设计,有别于传统的基于原理的启发式设计,则是从器件的功能出发,逆向推导确定相应的特征,再通过仿真算法对多个特征参数同时优化,从而逆向得出器件结构。在过去的几十年里,对传统设计方法的研究已经比较普遍,其在包括超表面器件、微谐振腔在内的多个器件设计领域中几乎占有主导地位,目前绝大多数的光子器件都是基于这一方法所设计的。然而随着光子器件应用范围的拓展,使用传统设计方法所得到的器件很多时候难以满足日益多样化的需求,并且传统方法也难以实现最优化的设计。而采用逆向设计则有望解决传统方法面临的这些问题,这对于新一代光子器件设计具有重大的意义。本论文基于逆向设计方法设计了功能可调节的集成硅基光子器件,实现了集成硅光子器件的多功能突破。我们结合全局优化算法和时域有限差分算法（Finite Difference Time Domain,FDTD）,设计并实现了基于绝缘体硅（Silicon on Insulator,SOI）的双通道波长可切换的波分复用器、模式可切换的模分复用器,以及拓扑荷可切换的轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）光发射器。其中,波分复用器的两个通道波长分别为1310nm和1550nm,模分复用器的两种模式分别为TE（Transverse Electric）和TM（Transverse Magnetic）模式,轨道角动量发射器的两个拓扑荷为+1和-1。器件的功能切换则通过光生载流子引起的硅折射率变化机制引入,基本原理是利用高功率飞秒脉冲激光来激发并改变硅材料内的载流子浓度从而引起硅折射率的变化。本论文的研究内容主要包括器件结构优化、微纳加工工艺流程、实验系统搭建与器件测试。首先是结构优化,本次研究采用密度拓扑优化的思路,即将优化结构进行有限离散化,对优化目标函数进行计算以便获得最优的像素结构分布。由于解空间范围巨大,需要考虑全局优化算法,其优点在于避免得到的解陷于局部最优解。在本次研究中我们采用模拟退火算法结合FDTD仿真对结构进行优化,所优化结构采用硅圆盘结构。利用硅对光的散射,通过二进制编码,对硅单元像素的空间位置进行优化以使出射光的透过率（目标函数）最大化。优化结构的仿真计算结果表明我们设计的器件具有相应的可调节功能。其中波分/模分复用器通道切换前后的传输效率都在20%以上,且相应通道隔离度基本上都大于10d B;而OAM光发射器拓扑荷切换前后的发射效率都在25%以上。其次,在结构优化完毕后,就可以进行微纳加工,加工方面采用标准的SOI结构加工流程。包括光刻胶旋涂,电子束光刻,反应离子刻蚀等工艺。最后本论文介绍拟搭建的实验系统,用以对波分/模分复用器、OAM光发射器激光调制前后功能的检测以及实验数据采集。本论文重点介绍器件的设计方法、模拟验证、器件加工工艺以及拟搭建的实验测试系统,实际的器件性能测试实验拟在后续的研究中进行。
章昕怡[8]（2020）在《多通道可调谐V型耦合腔激光器阵列模组开发》文中提出随着5G时代的来临,信息传输量呈爆炸式的增长。当今社会对传输容量大、成本低的光纤通信系统的需求与日俱增。得益于密集波分复用技术（DWDM）的出现与发展,波长可调谐的激光器一直受到国内外学者和研发机构的重视。近年来,一种结构紧凑、低成本的可调谐激光器被提出——V型腔可调谐半导体激光器,并逐渐走向产业化。本文主要对四通道可调谐激光器芯片阵列模组进行了研究。该模组以Ⅴ型腔可调谐半导体激光器芯片阵列为核心,首先将芯片阵列用氮化铝载体进行封装;其次借鉴COB封装模式,先将TEC与PCB转接板进行焊接,再将PCB转接板与TEC都固定于热沉之上;最后将氮化铝载体固定于TEC之上,并将其通过引线键合与PCB转接板进行电气连接,即完成模组的封装。接下来,将封装完成且性能优良的四通道可调谐激光器芯片阵列模组与光纤阵列进行对准耦合,工艺流程包含以下三个步骤:粗调、细调以及点胶固接。耦合完成之后,对模组的相关技术指标进行测试。测试结果表明:同一激光器阵列模组中的四个通道可以实现在同一温度控制下,在1542.97nm～1561.46nm范围内的相同24信道连续调谐。且各信道中心波长偏差小于±0.01nm,边模抑制比大于36dB,功率可调范围可达3dB,波长调谐串扰小于0.2nm。测得的相对强度噪声为-130.093dB/Hz,X方向的发散角为19.6671°,Y方向发散角为21.8844°。所有这些指标都能满足应用要求,该模组将具有一定的社会和市场应用价值。
范瑞钦[9]（2019）在《二氧化钛波导刻蚀工艺优化研究》文中指出二氧化钛是一种非常有应用前景的材料。拥有独特的光催化特性,更有着非常好的光学性质,如折射率高、可见光到红外的宽透明窗口、低双光子吸收和高非线性能力。除此之外,借由镀膜和刻蚀工艺,二氧化钛能够做到片上集成,实现高性能的非线性应用,如超连续、光频梳;或是实现二氧化钛超表面,应用在如结构色、超透镜、增强光催化等方面;同时也能够应用在回音壁光学微腔中,利用高Q值的二氧化钛光学微腔,实现如增强与物质相互作用,光学传感等应用。二氧化钛的片上集成器件的制备可以采用磁控溅射、原子层沉积等方法自下而上制备,也可以采用自上而下的半导体工艺流程。考虑与CMOS工艺的兼容性,本文采用了自上而下的半导体工艺。首先我们利用真空电子束蒸镀机制备了Ti O2薄膜,在文中给出了详细的制备过程,对制备好的薄膜晶相与光学性质做了表征给出了表征结果。随后我们讨论了金属掩模的剥离工艺和蒸镀工艺的优化,给出了优化结果。在简要介绍ICP刻蚀原理后,分析了ICP刻蚀的各个工艺参数如气体压力、ICP源功率、射频源功率以及刻蚀时间等对刻蚀的深度、侧壁的倾角、垂直度等因素的影响,给出了详细的优化过程和优化结果。利用优化后的刻蚀工艺,我们并制备了Ti O2波导与微环,本文首先对回音壁光学微腔的模式特性进行了分析,讨论了回音壁微腔内的重要参数。随后介绍了二氧化钛波导微环实验的实验装置,通过利用Ti O2光栅定向耦合器或是透镜光纤进行末端直接耦合的方法测量微环的Q值,实验测得我们制备的Ti O2回音壁光学微腔的透射光谱数据,通过洛伦兹拟合,经计算Ti O2微环的品质因子能达到3万以上。为了实现对波导内传输模式进行调控,我们引入了梯度超表面。超表面由一系列的二维微纳结构组成。当光入射在微纳结构上是,由于微纳结构的散射作用,使得出射光相较于入射光产生了一定的振幅和相位变化。经过微纳结构的尺寸、形状、排布特殊设计,就能够对光的传播进行调控。本文通过在Ti O2波导上设计硅天线微纳阵列,利用微纳天线阵列的集体散射效应为波导内的传输模式提供一个等效波矢6)eff,从而实现对波导内的模式进行调控。本文提出了1.2μm宽,0.8μm厚的波导传输的TE基模转化成TM基模的天线阵列设计,并给出了仿真结果。
陈宫傣[10]（2020）在《纤维集成光器件的热扩散方法研究》文中研究表明光纤器件一直以来都是光纤通信技术和光纤传感技术中的研究热点。将多条光路或多个功能单元集成于一根光纤的纤维集成光器件侧重于纤维集成,具有结构紧凑、功能多样以及便于与现有光纤网络相连等优点,在全光网络的构建中具有不可替代的重要作用。光纤热扩散技术是实现纤维集成光器件的重要方法之一,具有适用范围广、操作简便、保持光纤外径尺寸和良好机械强度等优点,有利于发展功能复杂的新型纤维集成光器件。光纤热扩散研究通常局限于较低程度热扩散,缺乏更加深入细致的探讨。光纤热扩散在光纤轴向以及径向两个自由度上诱导的折射率变化能够在光纤内部构建复杂的、平缓过渡的三维折射率结构,从而实现光场变换、模场耦合、光路交互和模场适配等功能。本文探讨了光纤热扩散技术在纤维集成光器件领域的应用潜力,主要通过仿真分析的方式研究了基于光纤热扩散技术的模场适配器、光纤微透镜和多芯光纤分路器。本论文主要包括以下研究内容:1.理论推导了光纤中掺杂物质在高温条件下的热扩散过程,并进行了仿真结果验证。在维持光纤外径尺寸不变的情况下,由于内部掺杂物质的热扩散运动,光纤折射率分布逐渐演变为高斯函数形式。单根光纤的热扩散效果表现为传输模场的扩展,多段光纤的热扩散效果表现为在光纤内部构建复杂的、平缓过渡的三维折射率结构。足够缓变的梯度温度场中,热扩散重塑的三维折射率过渡区可以实现光纤内传输模场的绝热转变。以多种光纤为例展示了光纤折射率分布的热扩散演变过程。2.利用光纤热扩散技术,提出一种三明治结构的模场适配方案,可实现各种特种光纤与普通单模光纤之间的超高效率基模场适配。双包层光纤作为桥接光纤用于连接特殊模场光纤与单模光纤。双包层光纤经过专门的参数设计,一方面,双包层光纤与单模光纤的基模场几乎完全一致;另一方面,经过适度的热扩散后,桥接双包层光纤与待适配特殊模场光纤的折射率分布实现匹配。掺杂剂热扩散在光纤内部构建平缓变化的三维折射率过渡区。热扩散区域以特殊模场光纤-双包层光纤熔接点为中心,特殊模场光纤的基模场通过该过渡区绝热地转变为双包层光纤的基模场（等同于单模光纤的基模场）。3.提出了使用简单阶跃折射率光纤制备梯度折射率光纤微透镜、微透镜组和微透镜阵列的方案。阶跃折射率多模光纤经过适度热扩散后能够等效于梯度折射率光纤,以此为基础制备正径向梯度热扩散光纤微透镜,等效于自聚焦光纤微透镜。另一种反径向梯度折射率分布的热扩散光纤微透镜能够用作光纤微凹透镜。热扩散光纤微透镜为纤维集成光器件尤其是全光纤器件的制备提供了更多光纤微透镜解决方案。4.构建了梯度折射率双透镜系统,将同轴传输、相隔很近的多芯光纤各个纤芯通道的光同轴分离,并分别耦合到独立的多根单模光纤中,可实现低损耗、低串扰的多芯光纤分路器。分别用光束传输法和光线传输矩阵模型验证了双芯光纤和单模光纤之间的高效分束连接。微调透镜间隙能够对光学组件参数失配进行补偿,同轴组装有利于结构紧凑、操作简便的多芯光纤分束器制备。
二、Modified Lensed Fiber for Improvement of Optical Performance in Free-Space Interconnection（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、Modified Lensed Fiber for Improvement of Optical Performance in Free-Space Interconnection（论文提纲范文）
（1）微透镜阵列的制备与应用研究进展（论文提纲范文）
| 1 引 言 |
| 2 微透镜阵列的原理及发展历程 |
| 3 微透镜阵列的制备方法 |
| 3.1 喷墨打印技术 |
| 3.2 激光直写技术 |
| 3.3 丝网印刷技术 |
| 3.4 光刻技术 |
| 3.5 光聚合技术 |
| 3.6 热熔回流技术 |
| 3.7 化学气相沉积法 |
| 3.8 其他加工方法 |
| 4 微透镜阵列的应用 |
| 4.1 成像传感领域 |
| 4.2 照明光源领域 |
| 4.3 显示领域 |
| 4.4 光伏领域 |
| 4.5 其他应用 |
| 5 总结与展望 |
（2）不同表面修饰的氧化铁纳米颗粒的制备及其在生物组织中的分布（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 纳米颗粒的细胞摄取途径 |
| 1.1.1 基于内吞作用的摄取途径 |
| 1.1.2 直接易位途径 |
| 1.1.3 脂质融合途径 |
| 1.2 纳米颗粒的物理化学性质对细胞摄取的影响 |
| 1.2.1 尺寸大小 |
| 1.2.2 形状 |
| 1.2.3 表面电荷 |
| 1.2.4 特异靶向性 |
| 1.2.5 表面亲水性和疏水性 |
| 1.3 氧化铁纳米颗粒(IONPs)的表面改性 |
| 1.3.1 无机材料涂层 |
| 1.3.2 有机材料涂层 |
| 1.4 论文的研究内容和意义 |
| 1.4.1 研究意义 |
| 1.4.2 本论文主要研究内容 |
| 第2章 PEG修饰的IONPs在大鼠脑内的分布 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 实验药品与设备 |
| 2.2.1 实验药品 |
| 2.2.2 实验设备 |
| 2.3 材料的合成及表征 |
| 2.3.1 PEG-IONPs的合成 |
| 2.3.2 PEG-IONPs在交变磁场(ACMF)下的磁热效应 |
| 2.3.3 细胞毒性研究 |
| 2.3.4 Sprague-Dawley(SD)大鼠动物实验 |
| 2.3.5 SD大鼠各脑区的铁含量测定以及PEG-IONPs的分布 |
| 2.3.6 材料的测试方法 |
| 2.4 结果与分析 |
| 2.4.1 PEG-IONPs的粒径及Zeta电位 |
| 2.4.2 PEG-IONPs的XRD和磁性能分析 |
| 2.4.3 PEG-IONPs的红外和热重分析 |
| 2.4.4 PEG-IONPs在ACMF下的磁热效应 |
| 2.4.5 PEG-IONPs的细胞毒性研究 |
| 2.4.6 大鼠不同脑区的脑组织铁含量 |
| 2.4.7 PEG-IONPs的亚细胞分布 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 FA修饰的IONPs借助微透镜光纤激光解吸电离质谱成像系统在亚细胞水平的分布研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验药品与设备 |
| 3.3 材料的合成及表征 |
| 3.3.1 PEG/PEI-IONPs的合成 |
| 3.3.2 FA的修饰 |
| 3.3.3 细胞成像方法 |
| 3.3.4 细胞培养及处理 |
| 3.3.5 材料的测试方法 |
| 3.4 结果与分析 |
| 3.4.1 TEM形貌 |
| 3.4.2 流体动力学直径及Zeta电位 |
| 3.4.3 红外及紫外分析 |
| 3.4.4 XPS表征 |
| 3.4.5 质谱分析 |
| 3.4.6 CLSM图像和质谱成像 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4 章 聚多巴胺纳米颗粒的制备 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验药品与设备 |
| 4.3 材料合成及表征 |
| 4.3.1 PDA NPs的制备 |
| 4.3.2 材料的测试方法 |
| 4.4 实验结果与讨论 |
| 4.4.1 形貌表征 |
| 4.4.2 流体动力学直径及Zeta电位 |
| 4.4.3 FT-IR表征 |
| 4.4.4 紫外-可见分光光度计(UV-vis)分析 |
| 4.4.5 XPS分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 金磁核壳纳米颗粒(Au-Fe_3O_4 NPs)的制备 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验药品与设备 |
| 5.3 材料合成及表征 |
| 5.3.1 PEG-IONPs和Au-Fe_3O_4NPs的制备 |
| 5.3.2 材料的测试方法 |
| 5.4 实验结果与讨论 |
| 5.4.1 形貌表征 |
| 5.4.2 胶体稳定性分析 |
| 5.4.3 紫外和XRD分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 不同表面修饰的IONPs在大鼠脑内及体外细胞中的分布总结 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 不同表面修饰物的理化性质 |
| 6.3 不同表面修饰的IONPs在大鼠脑内及体外细胞中的亚细胞分布 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 个人简介、申请学位期间的研究成果及发表的学术论文 |
| 致谢 |
（3）石墨烯结合片上集成硅基波导光调制器研制与测试（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1.研究背景与意义 |
| 1.2.光调制器简介 |
| 1.2.1.光调制原理 |
| 1.2.2.传统结构光调制器 |
| 1.3.基于2D材料光调制器的研究进展 |
| 1.3.1.2D材料电光调制器 |
| 1.3.2.2D材料热光调制器 |
| 1.3.3.2D材料全光调制器 |
| 1.4.本文的研究内容及章节安排 |
| 第二章 石墨烯的基本性质、制备及表征 |
| 2.1.石墨烯的基本结构性能 |
| 2.2.石墨烯的电光特性 |
| 2.3.石墨烯的制备与表征 |
| 2.4.本章小结 |
| 第三章 石墨烯结合硅波导光调制器的理论计算 |
| 3.1.硅波导的光场分析与设计方法 |
| 3.1.1.有效折射率法 |
| 3.1.2.光束传播法 |
| 3.1.3.时域有限差分法 |
| 3.1.4.有限元法 |
| 3.2.光调制器的主要性能参数 |
| 3.3.基于石墨烯的电光调制器理论设计 |
| 3.3.1.硅基波导与谐振腔的结构设计 |
| 3.3.2.石墨烯结合硅基波导电光调制器的理论设计 |
| 3.4.本章小结 |
| 第四章 器件制作工艺流程与加工版图设计 |
| 4.1.器件加工实施方案 |
| 4.2.石墨烯光调制器结构确定 |
| 4.2.1.直波导结构石墨烯电光调制器 |
| 4.2.2.微腔结构石墨烯电光调制器 |
| 4.3.器件耦合端口的保护方法 |
| 4.4.工艺流程制定 |
| 4.5.加工版图设计 |
| 4.5.1.硅基波导器件版图设计 |
| 4.5.2.波导结构的石墨烯电光调制器版图设计 |
| 4.6 .本章小结 |
| 第五章 器件制作及性能测试 |
| 5.1.石墨烯材料的准备与转移 |
| 5.1.1.机械剥离法制备石墨烯的转移流程 |
| 5.1.2.CVD法制备石墨烯的转移流程 |
| 5.2.器件制作 |
| 5.2.1.生长金属标记 |
| 5.2.2.生长包覆波导介质层 |
| 5.2.3.制作底层石墨烯结构 |
| 5.2.4.制作底层石墨烯连接电极 |
| 5.2.5.生长介质层 |
| 5.2.6.制作顶层石墨烯结构 |
| 5.2.7.制作顶层石墨烯连接电极结构 |
| 5.2.8.生长封装介质层 |
| 5.3.器件性能测试 |
| 5.3.1.测试系统搭建 |
| 5.3.2.裸波导通光测试 |
| 5.3.3.电光测试 |
| 5.3.4.全光测试 |
| 5.4.改进方案 |
| 5.5.本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1.本论文工作总结 |
| 6.2.本论文工作创新点 |
| 6.3.本论文工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（4）硅基片上模场调控器件研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写和符号清单 |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 硅基集成光电子器件概述 |
| 1.3 硅基片上模场调控的研究 |
| 1.3.1 多模光子器件 |
| 1.3.2 偏振调控器件 |
| 1.3.3 片上混合复用技术 |
| 1.3.4 色散调控—片上光频梳 |
| 1.4 亚波长光子学器件的研究 |
| 1.5 本文工作及创新点 |
| 1.5.1 章节安排 |
| 1.5.2 本文创新点 |
| 2 硅基集成光电子器件的理论,制备及测试方法 |
| 2.1 硅基集成光波导理论 |
| 2.2 硅纳米线波导的基本特征 |
| 2.2.1 波导偏振色散 |
| 2.2.2 波导模式色散 |
| 2.2.3 波导结构色散和材料色散 |
| 2.2.4 克尔光频梳中的色散问题 |
| 2.3 工艺制备方法 |
| 2.4 器件的测试 |
| 3 硅基集成模式调控器件 |
| 3.1 基于超薄硅的低损耗低串扰模式复用解复用器 |
| 3.1.1 结构和设计 |
| 3.1.2 实验以及测试结果 |
| 3.2 十通道双偏振的模式复用解复用器 |
| 3.2.1 结构和设计 |
| 3.2.2 实验与测试结果 |
| 3.3 紧凑型十模式多模弯曲波导 |
| 3.3.1 结构与设计 |
| 3.3.2 实验与测试结果 |
| 3.4 多模任意通道光插分复用器 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 硅基集成偏振调控器件 |
| 4.1 基于三波导非对称耦合器的偏振分束器 |
| 4.1.1 结构和设计 |
| 4.1.2 实验与测试结果 |
| 4.2 基于亚波长光栅波导非对称定向耦合的紧凑型偏振分束器 |
| 4.2.1 结构和设计 |
| 4.2.2 实验与测试结果 |
| 4.3 基于亚波长光栅波导的超宽带偏振分束器 |
| 4.3.1 结构和设计 |
| 4.3.2 实验与测试结果 |
| 4.4 硅基低串扰宽带偏振旋转分束器 |
| 4.4.1 结构与设计 |
| 4.4.2 实验与测试结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于徽环谐振腔的中红外的光学频率梳 |
| 5.1 铝镓砷纳米线波导 |
| 5.2 波导结构参数选择 |
| 5.3 谐振腔设计 |
| 5.4 光频梳的仿真结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（5）近红外波段聚合物基微环谐振器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 常见光波导材料与结构 |
| 1.2 聚合物光子材料及其优点 |
| 1.3 聚合物基光波导器件制备工艺 |
| 1.4 微环谐振器的应用及发展现状 |
| 1.5 本文主要研究思路与内容 |
| 2 光波导理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光波导模式理论分析 |
| 2.2.1 几何光学 |
| 2.2.2 波动光学 |
| 2.3 波导形状 |
| 2.4 平板波导 |
| 2.5 条形波导 |
| 2.6 多模干涉耦合基本原理 |
| 2.7 MMI耦合的应用 |
| 2.8 本章小结 |
| 3 890 nm波段聚合物基多模干涉微环谐振器的设计与制备 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 微环谐振器的基本理论 |
| 3.2.1 微环谐振器的传输函数 |
| 3.2.2 微环谐振器的基本参量 |
| 3.3 聚合物基MMI微环谐振器的设计 |
| 3.3.1 波导横截面尺寸 |
| 3.3.2 弯曲损耗的计算 |
| 3.3.3 多模干涉耦合区的优化设计 |
| 3.4 母版模的制备 |
| 3.5 PFPE软模具与Ormocore光波导的制备 |
| 3.6 压印过程中的关键问题 |
| 3.6.1 有效控制残留层问题 |
| 3.6.2 压印工艺的优化 |
| 3.7 聚合物基微环谐振器的性能测试及分析 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 聚合物基狭缝波导微环谐振器的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 狭缝波导的结构和光场分布 |
| 4.3 狭缝波导微环传感器的结构 |
| 4.3.1 传感机理:均一传感和表面传感 |
| 4.3.2 光子生化传感器的灵敏度和探测极限 |
| 4.4 狭缝波导的模拟与优化 |
| 4.4.1 狭缝波导的单模条件 |
| 4.4.2 传感灵敏度的计算 |
| 4.4.3 非对称狭缝波导的设计 |
| 4.4.4 模式转换 |
| 4.4.5 耦合效率的计算 |
| 4.4.6 模拟结果及分析 |
| 4.5 聚合物狭缝波导的制备 |
| 4.5.1 母版模的制备 |
| 4.5.2 软模具的制备 |
| 4.5.3 狭缝波导的制备 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）铌酸锂集成光子学基本器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 铌酸锂的晶体结构 |
| 1.2 铌酸锂的非线性效应 |
| 1.3 铌酸锂集成光子学研究现状 |
| 1.3.1 集成光子芯片简介 |
| 1.3.2 铌酸锂器件基本单元 |
| 1.3.3 铌酸锂集成光子学器件 |
| 1.4 本论文的研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 铌酸锂波导的基本理论 |
| 2.1 光波导基本理论 |
| 2.1.1 光波导概述 |
| 2.1.2 光波导的电磁场理论 |
| 2.1.3 模式的完备性和正交性 |
| 2.2 扩散型铌酸锂波导 |
| 2.3 LNOI波导 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 基于铌酸锂波导的线性基本器件 |
| 3.1 宽带定向耦合器 |
| 3.1.1 宽带定向耦合器的耦合模式分析 |
| 3.1.2 宽带定向耦合器的计算模拟 |
| 3.2 双层锥形耦合器 |
| 3.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于非线性Cherenkov辐射的倍频涡旋光发射器 |
| 4.1 携带轨道角动量光束的产生方式 |
| 4.1.1 基于体光学元件的产生方案 |
| 4.1.2 集成化的涡旋光产生方案 |
| 4.2 微环谐振腔产生涡旋光束的原理 |
| 4.2.1 微环谐振腔 |
| 4.2.2 非线性Cherenkov辐射 |
| 4.2.3 涡旋光束倍频辐射原理 |
| 4.3 倍频场分析 |
| 4.3.1 倍频场理论公式推导 |
| 4.3.2 不同偏振激发的倍频场分析 |
| 4.3.3 微环中非线性Cherenkov型倍频效率 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结和展望 |
| 攻读硕士期间发表论文与参与项目 |
| 致谢 |
（7）基于逆向设计的片上硅基动态光子器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 器件设计中的经典设计与逆向设计 |
| 1.2 逆向设计在光子器件设计中的发展 |
| 1.3 硅基光子器件设计中的激光调制 |
| 1.4 本论文主要研究内容 |
| 第2章 SOI片上动态光子器件设计理论分析与仿真 |
| 2.1 SOI片上动态光子器件设计理论分析 |
| 2.1.1 密度拓扑优化 |
| 2.1.2 模拟退火算法 |
| 2.1.3 飞秒脉冲激光调制硅折射率原理 |
| 2.2 SOI片上动态光子器件结构设计与FDTD仿真 |
| 2.2.1 SOI片上动态光子器件设计概述 |
| 2.2.2 双通道可切换的波/模分复用器设计 |
| 2.2.3 拓扑荷可切换的OAM光发射器设计 |
| 2.3 SOI片上动态光子器件结构仿真结果分析 |
| 2.3.1 双通道可切换的波/模分复用器仿真结果分析 |
| 2.3.2 拓扑荷可切换的OAM光发射器仿真结果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 SOI片上动态光子器件样品制备与实验系统 |
| 3.1 SOI片上动态光子器件制备 |
| 3.2 实验测试系统 |
| 3.2.1 双通道可切换的波/模分复用器测试系统 |
| 3.2.2 拓扑荷可切换的OAM光发射器测试系统 |
| 3.3 制备器件样品分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 研究总结与改进 |
| 4.1 论文研究总结 |
| 4.2 论文研究改进与展望 |
| 参考文献 |
| 指导教师对研究生学位论文的学术评语 |
| 答辩委员会决议书 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 |
（8）多通道可调谐V型耦合腔激光器阵列模组开发（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 波长可调谐半导体激光器 |
| 1.3 耦合方式 |
| 1.3.1 直接耦合 |
| 1.3.2 间接耦合 |
| 1.4 激光器阵列的发展 |
| 1.5 本文章节安排 |
| 1.6 论文创新点 |
| 2 多通道可调谐激光器芯片阵列模组理论分析 |
| 2.1 Ⅴ型腔可调谐激光器 |
| 2.1.1 基本结构 |
| 2.1.2 调谐原理 |
| 2.2 激光器阵列器件耦合封装机理 |
| 2.2.1 激光器阵列波导器件封装技术 |
| 2.2.2 激光器阵列芯片与光纤阵列固接技术 |
| 2.2.3 耦合对准平台 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 芯片阵列设计与模组封装设计 |
| 3.1 四通道可调谐激光器芯片阵列设计 |
| 3.2 四通道可调谐激光器芯片阵列模组封装设计 |
| 3.2.1 芯片阵列氮化铝载体设计 |
| 3.2.2 PCB转接板设计 |
| 3.2.3 光纤阵列设计 |
| 3.2.4 热沉设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 四通道可调谐激光器芯片阵列模组与光纤阵列耦合 |
| 4.1 对准耦合之前的准备工作 |
| 4.1.1 芯片阵列的封装 |
| 4.1.2 COC芯片阵列的测试 |
| 4.1.3 光纤阵列尾纤和单模光纤跳线熔接 |
| 4.1.4 模组的封装 |
| 4.1.5 模组的初测 |
| 4.1.6 对准耦合系统的搭建 |
| 4.2 四通道可调谐激光器模组对准耦合工艺流程 |
| 4.2.1 对准耦合的粗调流程 |
| 4.2.2 对准耦合的细调流程 |
| 4.2.3 光纤阵列与模组的点胶固接流程 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 测试系统与测试方法 |
| 5.1 中心波长、调谐范围与波长精度测试 |
| 5.1.1 测试系统说明 |
| 5.1.2 待测指标定义 |
| 5.1.3 测试方法说明 |
| 5.2 芯片出光功率与最高单通道功耗测试 |
| 5.2.1 测试系统说明 |
| 5.2.2 待测指标定义 |
| 5.2.3 测试方法说明 |
| 5.3 功率调谐范围与波长调谐串扰测试 |
| 5.3.1 测试系统说明 |
| 5.3.2 待测指标定义 |
| 5.3.3 测试方法说明 |
| 5.4 相对强度噪声RIN测试 |
| 5.4.1 测试系统说明 |
| 5.4.2 待测指标定义 |
| 5.4.3 测试方法说明 |
| 5.5 远场发散角测试 |
| 5.5.1 测试系统说明 |
| 5.5.2 待测指标定义 |
| 5.5.3 测试方法说明 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 模组测试结果与分析 |
| 6.1 待测模组目标指标与实测指标 |
| 6.2 芯片基本参数介绍 |
| 6.3 典型波长与功率 |
| 6.4 四通道激光器芯片阵列模组调谐测试结果与分析 |
| 6.5 功率调节测试结果与分析 |
| 6.6 波长串扰测试结果与分析 |
| 6.7 相对强度噪声测试结果与分析 |
| 6.8 远场发散角测试结果与分析 |
| 6.9 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 作者简介 |
（9）二氧化钛波导刻蚀工艺优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的来源 |
| 1.2 课题的研究背景及意义 |
| 1.3 二氧化钛波导制备工艺的国内外研究现状及简析 |
| 1.3.1 二氧化钛波导制备工艺的国内外研究现状 |
| 1.3.2 二氧化钛波导制备工艺的研究现状简析 |
| 1.4 本文的主要内容 |
| 第2章 二氧化钛薄膜的制备工艺 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 电子束蒸镀工艺 |
| 2.2.1 真空蒸镀技术原理 |
| 2.2.2 镀膜基片和镀膜机的准备 |
| 2.2.3 二氧化钛薄膜的镀膜工艺 |
| 2.3 TiO2薄膜的表征 |
| 2.3.1 XRD薄膜材料分析原理 |
| 2.3.2 二氧化钛薄膜的晶相分析 |
| 2.3.3 二氧化钛薄膜的光学性质 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 二氧化钛波导的刻蚀工艺 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 TOP-DOWN半导体工艺流程 |
| 3.3 Lift-off剥离工艺优化 |
| 3.4 铬金属掩模薄膜的镀率对现有剥离工艺的影响 |
| 3.5 二氧化钛波导的蚀刻工艺优化 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 二氧化钛波导微环实验 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 回音壁微腔内的重要参数 |
| 4.3 二氧化钛波导微环实验 |
| 4.3.1 二氧化钛波导微环实验装置 |
| 4.3.2 二氧化钛波导微环实验测量结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 二氧化钛波导上梯度超表面仿真设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 耦合模理论 |
| 5.3 梯度超表面 |
| 5.4 梯度超表面的设计与仿真 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（10）纤维集成光器件的热扩散方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤热扩散技术研究现状 |
| 1.2.1 光纤制备工艺中的热扩散 |
| 1.2.2 光纤熔接过程中的热扩散 |
| 1.2.3 热致光纤折射率分布改变 |
| 1.3 纤维集成光器件 |
| 1.3.1 光纤在纤维集成光器件中的应用 |
| 1.3.2 纤维集成模场适配器 |
| 1.3.3 纤维集成光纤准直器 |
| 1.3.4 纤维集成多芯光纤分路器 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第2章 光纤折射率分布的热扩散调控 |
| 2.1 光纤热扩散基本原理 |
| 2.2 阶跃折射率单模光纤的热扩散 |
| 2.3 热扩散系数和梯度温度场 |
| 2.4 轴向热扩散和绝热条件 |
| 2.5 几种光纤的热扩散实例 |
| 2.5.1 梯度折射率多模光纤 |
| 2.5.2 环形芯光纤 |
| 2.5.3 包层氟掺杂光纤 |
| 2.5.4 双包层光纤 |
| 2.5.5 偏芯光纤 |
| 2.5.6 双掺杂单芯光纤 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于热扩散技术的模场适配器仿真 |
| 3.1 光纤模场适配器的典型方案 |
| 3.1.1 光纤拉锥 |
| 3.1.2 光纤热挤加粗 |
| 3.1.3 桥接光纤 |
| 3.1.4 光纤热扩散 |
| 3.2 基于双包层光纤的模场适配器基本原理 |
| 3.3 单模-多模光纤模场适配器 |
| 3.4 单模-多芯光纤模场适配器 |
| 3.5 单模-环形波导光纤模场适配器 |
| 3.6 各种特殊模场光纤之间的模场适配器 |
| 3.7 模场适配器评估 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 光纤集成微透镜与微透镜组仿真 |
| 4.1 基于热扩散技术的光纤单透镜 |
| 4.2 基于热扩散技术的光纤透镜组 |
| 4.3 基于热扩散技术的光纤透镜阵列 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于热扩散技术的多芯光纤分路器仿真 |
| 5.1 梯度折射率介质中光线追迹 |
| 5.2 光线传输矩阵模型 |
| 5.3 光纤及透镜组装方法 |
| 5.4 多芯光纤分路器双透镜系统 |
| 5.5 多芯光纤分路器设计 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
四、Modified Lensed Fiber for Improvement of Optical Performance in Free-Space Interconnection（论文参考文献）
- [1]微透镜阵列的制备与应用研究进展[J]. 李建军,褚春艳,卢玮彤,张萍萍,杨高岭,钟海政,赵跃进. 光学学报, 2021
- [2]不同表面修饰的氧化铁纳米颗粒的制备及其在生物组织中的分布[D]. 严宪佳. 桂林理工大学, 2021(01)
- [3]石墨烯结合片上集成硅基波导光调制器研制与测试[D]. 吴昊. 西北大学, 2020
- [4]硅基片上模场调控器件研究[D]. 李晨蕾. 浙江大学, 2020(02)
- [5]近红外波段聚合物基微环谐振器的研究[D]. 吕桓林. 大连理工大学, 2020(07)
- [6]铌酸锂集成光子学基本器件研究[D]. 林晨. 南京大学, 2020(04)
- [7]基于逆向设计的片上硅基动态光子器件研究[D]. 周长宇. 深圳大学, 2020(01)
- [8]多通道可调谐V型耦合腔激光器阵列模组开发[D]. 章昕怡. 浙江大学, 2020(02)
- [9]二氧化钛波导刻蚀工艺优化研究[D]. 范瑞钦. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [10]纤维集成光器件的热扩散方法研究[D]. 陈宫傣. 哈尔滨工程大学, 2020(04)