一、Optical Measurement Techniques for Optical Fiber and Waveguide Devices（論文文獻綜述）
白卓婭[1]（2021）在《基于超快光學(xué)技術(shù)的實時測量系統(tǒng)研究》文中研究說明實時測量儀器是奠定工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療等一系列應(yīng)用的基礎(chǔ)平臺。當(dāng)今社會對數(shù)據(jù)帶寬不斷增長的需求正推動著通信行業(yè)提高組件和系統(tǒng)的工作頻率,因此,對于能夠在短時間內(nèi)執(zhí)行快速檢測或診斷的實時測量儀器的需求也在快速增長。盡管短光散射（頻閃）可以作為一種有效方法來提供瞬態(tài)事件的寶貴信息,但自然界中存在的大量瞬態(tài)信息和罕見事件都具有瞬時和不確定性,因此仍需要借助具有足夠高分辨率和足夠大存儲長度的真正的實時測量儀器才能將其捕獲?；谏⒏道锶~變換原理的光學(xué)時間拉伸技術(shù)是一種新興的數(shù)據(jù)采集方法,它克服了傳統(tǒng)電子模數(shù)轉(zhuǎn)換器的速度限制,能夠以每秒數(shù)十億幀的刷新率完成連續(xù)超快的單次光譜、成像以及太赫茲等測量,且不間斷地記錄上萬億個連續(xù)幀。該技術(shù)開辟了測量科學(xué)的新前沿,揭示了非線性動力學(xué),如光流氓波、孤子分子以及相對論電子束等瞬態(tài)現(xiàn)象。此外,通過與人工智能相結(jié)合,它還創(chuàng)造出多種用于傳感和生物醫(yī)學(xué)診斷等應(yīng)用的新型實時測量儀器。本論文結(jié)合所參與的國家自然科學(xué)基金等項目,針對基于超快光學(xué)技術(shù)的實時測量需求,開展了一系列深入的理論以及實驗研究,擴展了超快光學(xué)技術(shù)在實時器件表征、瞬時頻率測量以及傳感方面的應(yīng)用,取得的主要創(chuàng)新及成果如下:1.提出并驗證了一種基于光學(xué)時間拉伸技術(shù)的實時器件表征系統(tǒng),該系統(tǒng)使用相位分集技術(shù)和時間拉伸數(shù)據(jù)采集方法,消除了儀器中存在的色散懲罰問題,并擴展了測量系統(tǒng)的有效帶寬。系統(tǒng)具有2.5 Ts/s的等效采樣率、27 ns的超快器件響應(yīng)測量時間以及5.4 fs的超低等效時鐘抖動。結(jié)合所提出的數(shù)字信號處理算法,該系統(tǒng)對兩個商用寬帶電放大器的頻率響應(yīng)特性進行了測量,測得的頻響曲線與器件指標(biāo)高度一致。相比于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析儀,所提出的器件表征系統(tǒng)的測量速度至少提高了三個數(shù)量級。2.提出并驗證了一種基于差分探測和光學(xué)時間拉伸技術(shù)的瞬時頻率測量系統(tǒng),可以對多頻信號進行實時測量。儀器通過差分探測消除了由于脈沖光源光譜不均勻引起的待測信號失真,同時有效提高了系統(tǒng)的測量精度和動態(tài)范圍。通過使用數(shù)字信號處理算法,該系統(tǒng)以100 MHz的采集速度,實現(xiàn)了3～20 GHz范圍內(nèi)單/多頻信號測量,其頻率分辨率為82.5 MHz,且測量誤差不超過70 MHz。3.提出并驗證了一種基于保偏光子晶體光纖Sagnac干涉儀和波長-時間映射原理的實時應(yīng)力解調(diào)系統(tǒng),可以實現(xiàn)超快、對溫度不敏感的應(yīng)變測量。該系統(tǒng)的原理是將經(jīng)過干涉儀頻譜整形后的脈沖光源光譜映射到時域,將應(yīng)變引起的波長偏移測量轉(zhuǎn)換為時移測量,相比于使用光譜儀進行頻域解調(diào)的傳統(tǒng)方案,大大提高了系統(tǒng)的解調(diào)速度,實現(xiàn)了100 MHz的超快解調(diào)速率以及-0.17 ps/με的應(yīng)變靈敏度。4.提出并驗證了一種基于單模-兩模-單模光纖梳狀濾波器和波長-時間映射原理的實時應(yīng)力解調(diào)系統(tǒng)。該自制濾波器通過將兩模光纖與單模光纖進行偏芯熔接而制成,具有制作簡單、波長間隔可調(diào)等優(yōu)點,且濾波器在系統(tǒng)中被同時用作光譜整形器和傳感元件。波長-時間線性映射通過使用色散元件實現(xiàn),經(jīng)濾波器整形后的光譜被映射到時域,從而可以通過測量時移大小在時域解調(diào)應(yīng)變。系統(tǒng)在100 MHz的超快解調(diào)速率下,實現(xiàn)了0.3 ps/με的應(yīng)變靈敏度以及167με的應(yīng)力分辨率,并且該自制傳感器在實驗中表現(xiàn)出較低的熱敏性,為1.35 pm/℃,使該系統(tǒng)可作為實現(xiàn)超快、穩(wěn)定應(yīng)力解調(diào)的理想選擇。
鄧鑫宸[2]（2021）在《用于微型光譜儀的寬波段陣列波導(dǎo)光柵的設(shè)計與優(yōu)化》文中進行了進一步梳理隨著科技的持續(xù)發(fā)展,光譜儀在生物傳感、食品安全、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域有著越加廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的光譜儀由于體積大、質(zhì)量重、成本高,給實際應(yīng)用帶來很多不便。為了滿足便攜性與穩(wěn)定性的要求,芯片級的光譜儀成為了新的發(fā)展趨勢。本論文對用于微型光譜儀的寬波段AWG器件的設(shè)計和優(yōu)化作了相關(guān)研究,主要內(nèi)容包括:1、寬波段陣列波導(dǎo)光柵的設(shè)計與模擬仿真:基于對AWG的工作原理的分析,設(shè)計了工作波長范圍在590nm～780nm的1×20通道寬波段陣列波導(dǎo)光柵,按照提出的產(chǎn)生S型類反對稱AWG版圖結(jié)構(gòu)的設(shè)計流程生成了版圖,并對其進行了仿真分析。2、減小AWG尺寸的優(yōu)化設(shè)計方案:詳細分析了S型類反對稱式AWG的幾何布局和版圖結(jié)構(gòu),推導(dǎo)出AWG器件尺寸的計算公式,隨后討論了諸多結(jié)構(gòu)參數(shù)對彎曲半徑和尺寸的影響變化規(guī)律。針對約束優(yōu)化問題,采用罰函數(shù)方法,構(gòu)建了罰函數(shù)因子隨種群迭代步數(shù)動態(tài)變化的計算模型,引入差分進化算法思想和種群最劣個體的淘汰機制,提出了一種改進的粒子群算法用來優(yōu)化減小AWG器件尺寸,克服了原粒子群算法易于陷入局部極值的問題,提高了算法的全局尋優(yōu)能力。應(yīng)用該方法,優(yōu)化設(shè)計了一款寬波段AWG器件,測試數(shù)據(jù)驗證了設(shè)計的有效性。3、寬波段陣列波導(dǎo)光柵的制備與表征:按照工藝流程制備了寬波段AWG芯片,搭建了測試實驗平臺,對芯片進行了性能測試。測試結(jié)果表明:器件中心波長為681nm,波長間隔為10nm,芯片中心通道到邊緣通道的插入損耗為-2.76dB至-6.93dB,插入損耗均勻性為4.15dB。
盧錦勝[3]（2021）在《微納尺度幾種光致力驅(qū)動及其機理研究》文中認為光力作為最重要的非接觸式操縱微納物體的手段之一,被廣泛應(yīng)用于原子物理、化學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域,而光泳力在操縱和運送空氣環(huán)境中的吸光物體方面具有更大的優(yōu)勢。物體對光的散射和吸收很常見,絕大多數(shù)情況下,這兩種力同時存在并作用于物體,但是通常是其中一種力占主導(dǎo)。比如在空氣環(huán)境中,吸光物體由于光熱效應(yīng)產(chǎn)生比較大的溫度梯度,導(dǎo)致的光泳力通常能比光力大幾個數(shù)量級,此時光泳力占主導(dǎo)。而在液體環(huán)境中,由于散熱較快,難以形成可觀的溫度梯度,此時光力占主導(dǎo)。因而,很少有研究發(fā)現(xiàn)或者討論這兩種光致力的共同效應(yīng)。另一方面,目前絕大多數(shù)光操縱基本都是在液體環(huán)境中實現(xiàn)。當(dāng)顆粒物體在非液體環(huán)境時,顆粒與接觸物體表面存在巨大的范德華粘附力,對于微米級的顆?；蛘呓Y(jié)構(gòu),其粘附力能達到μN量級。而光力通常只能達到pN量級,因而光力在非液體環(huán)境無法克服范德華粘附阻力驅(qū)動物體。之前的研究基本都是利用液體的浸潤來消除范德華粘附阻力,或者將物體懸浮在空氣中,不與其他物體表面接觸,來實現(xiàn)光力驅(qū)動與操縱。如何提高光致力驅(qū)動能力以克服表面粘附阻力從而在非液體環(huán)境實現(xiàn)驅(qū)動成為亟需解決的難題。此外,傳統(tǒng)的光操縱系統(tǒng)依賴復(fù)雜的高數(shù)值孔徑透鏡組,體積龐大,造價昂貴,一定程度上限制了光致力操縱的廣泛使用。如何將傳統(tǒng)光鑷微型化集成化,在片上實現(xiàn)光力操縱,是一個很有研究意義的課題。針對第一個問題,通過采用錐形光纖結(jié)構(gòu),巧妙地將光力和光泳力聯(lián)合起來作用于微米金片,使得微米金片在錐形光纖上做往復(fù)運動。光力主要表現(xiàn)為推力將金片推向錐形光纖尖端,而光泳力則表現(xiàn)為拉力將金片拉回使其離開光纖尖端,由此反復(fù)推拉金片使其在光纖上來回振蕩,速度可達28μm/s。針對第二個問題,利用脈沖光激發(fā)的表面聲波驅(qū)動物體,使得光驅(qū)動物體的能力大幅提高并達到μN量級,從而能夠在非液體環(huán)境包括空氣和真空環(huán)境中在物體表面克服巨大的表面粘附力驅(qū)動物體運動,實現(xiàn)了驅(qū)動微米金片繞微納光纖轉(zhuǎn)動、擺動、以及螺旋運動等。金片能在一串脈沖光驅(qū)動下做步進運動,運動精度達到亞納米級別,旋轉(zhuǎn)角度的精度可達千分之一度。利用旋轉(zhuǎn)金片作為微反射鏡,實現(xiàn)了光束的精確偏轉(zhuǎn)掃描。針對第三個問題,設(shè)計并驗證兩種片上集成光鑷方案,可實現(xiàn)對微球全三維捕獲和操縱。第一種方案為單光束光鑷,在波導(dǎo)上制備超表面結(jié)構(gòu)（即會聚光柵）,將光從波導(dǎo)中散射出來并強會聚在器件表面上方,具有非常高的數(shù)值孔徑。設(shè)計的橫向和縱向的勢阱深度分別達到250和96kBT/mW,能夠滿足對微球的3D捕獲。第二種方案為交叉雙光束光鑷,在聚合物波導(dǎo)端面3D打印自由曲面微器件,使得從波導(dǎo)出來的光能夠反射并會聚在器件上方,雖然雙光束本身并沒有像單光束那樣被很好地會聚,但是交叉光束對微球的捕獲能力與高數(shù)值孔徑的單光束相當(dāng),設(shè)計的三個維度勢阱深度分別達到519,574和330kBT/mW。實驗上使用交叉雙光束光鑷實現(xiàn)了單個懸浮微球的3D捕獲。此外還采用了相向傳播的雙光束光鑷實現(xiàn)多個微球的捕獲并研究了微球之間的相互作用。
王晨[4]（2021）在《點衍射干涉儀衍射波矢量分析及納米線波導(dǎo)衍射元件的研究》文中研究指明科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展對精密光學(xué)檢測技術(shù)提出了重大挑戰(zhàn),推動著精密檢測技術(shù)的發(fā)展。光學(xué)干涉檢測技術(shù)作為高精度檢測領(lǐng)域的重要工具,在光學(xué)元件的面形檢測,光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)校準(zhǔn)及性能評估領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。當(dāng)前極紫外光刻技術(shù)對光刻投影物鏡系統(tǒng)的波像差控制提出了極高要求,而點衍射干涉儀是最有力的檢測手段,其采用基于衍射原理產(chǎn)生的近理想球面波作為干涉中的參考波,它消除了傳統(tǒng)干涉儀中對于標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)參考元件的需求,因此打破了標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)參考元件的精度對檢測精度的限制,提供了一種高精度的干涉檢測手段。利用光的衍射產(chǎn)生近理想的球面波的衍射元件是點衍射干涉儀的關(guān)鍵部件,衍射波的質(zhì)量制約著測量精度的上限,必須要對其進行精確的研究分析,以驗證衍射波能否作為干涉檢測中的高質(zhì)量參考波。同時理論和實踐表明,現(xiàn)有的衍射元件存在著一系列問題和缺陷,限制了點衍射干涉儀的應(yīng)用和拓展。本文針對上述問題與缺陷,開展了點衍射干涉儀衍射波矢量分析及基于納米線波導(dǎo)的衍射元件的研究。現(xiàn)有衍射波分析方法中常對遠場衍射波只取主要分量分析,且波前誤差分析基于澤尼克擬合方法,這些方法難以對衍射波進行高精度分析,針對這些不足,本文在已有工作基礎(chǔ)上建立了一套全矢量的衍射波分析方法,為點衍射干涉儀衍射波的高精度分析提供了可靠的理論基礎(chǔ)和方法支撐。該方法充分考慮光的矢量性,有著足夠的嚴(yán)格性和廣泛的通用性。首先基于電磁場的數(shù)值計算方法模擬光在衍射元件中的傳播行為,得到衍射波的近場光場;然后基于矢量衍射理論由近場衍射波計算得到遠場衍射波;最后對衍射波的質(zhì)量進行高精度分析,在球坐標(biāo)下考慮電場分量以對衍射波的偏振特性和振幅分布進行準(zhǔn)確分析,采用最佳匹配球面擬合,以去除遠場衍射波的計算球面與最佳匹配球面之偏離引入的誤差,從而準(zhǔn)確地評估衍射波的波前誤差。針孔作為點衍射干涉儀最主要的衍射元件,現(xiàn)有的矢量分析均是從電磁場的數(shù)值方法出發(fā),本文從波導(dǎo)理論出發(fā),采用解析方法對波長量級的針孔衍射問題進行了準(zhǔn)確而全面的分析。該方法在多方面與電磁場數(shù)值方法的結(jié)論相同,但對衍射波特性的背后機理做出了更深刻的詮釋,這對針孔衍射波的準(zhǔn)確分析有著重要的價值。探討了金屬膜層上的針孔,其作為圓形金屬波導(dǎo)傳導(dǎo)光場,入射光聚焦到針孔的前端面上,發(fā)生反射和耦合,在針孔中以模場的形式傳輸并在末端出射形成衍射波。由于波導(dǎo)的傳導(dǎo)截止效應(yīng),當(dāng)針孔尺寸過小時,能量透過率急劇降低,無法得到有效的衍射波;針孔中光以模場的形式傳輸,因此模場也決定著衍射波的性質(zhì),基于波導(dǎo)模場的解析解對針孔衍射波的性質(zhì)進行全面的分析,衍射波為離心率接近于1的橢圓偏振光,衍射波光強和位相分布是旋轉(zhuǎn)不對稱的,主要的像差為初級像散,這是由光場與針孔波導(dǎo)壁相互作用而導(dǎo)致的模場非旋轉(zhuǎn)對稱性引起。這對點衍射干涉儀中針孔衍射元件的分析和設(shè)計有著重要的指導(dǎo)性意義。現(xiàn)有的衍射元件存在著一系列缺陷,光纖衍射元件的衍射波數(shù)值孔徑較小,而針孔衍射元件的衍射波易受入射光波像差、對準(zhǔn)誤差等因素干擾,且光強較弱,針對上述問題,尋找更好的替代方式是一個值得關(guān)注的問題,本文創(chuàng)新性地將微納光波導(dǎo)應(yīng)用于點衍射干涉儀的衍射元件中,對微納光纖和納米線波導(dǎo)的衍射波進行了理論分析和建模研究?；诒菊髂Ｓ邢薏罘址椒▉砬蠼馕⒓{光波導(dǎo)中的模場并分析其傳輸特性,通過矢量衍射理論求解其衍射波,并對衍射波的質(zhì)量進行分析研究。微納光波導(dǎo)的截面尺寸小,并且芯包層折射率差大,因此具有很強的光場約束能力,作為衍射元件有著突出的優(yōu)勢:首先,微納光波導(dǎo)可以獲得亞波長尺寸的光場截面,從而衍射得到一個大數(shù)值孔徑的衍射球面波,相比于傳統(tǒng)衍射元件有了顯著提升;其次,單模傳輸條件帶來優(yōu)異的入射光濾波特性可以產(chǎn)生穩(wěn)定的衍射波;最后,微納光波導(dǎo)的衍射波波前均有著很高的球面度,這為將微納光波導(dǎo)作為點衍射干涉儀的衍射元件提供了重要依據(jù)。納米線波導(dǎo)的衍射波有著優(yōu)良的性質(zhì),為將其應(yīng)用于點衍射干涉儀,需要對彎曲損耗、耦合器等結(jié)構(gòu)進行分析和設(shè)計,針對上述問題,本文提出并設(shè)計了可用于點衍射干涉的基于納米線波導(dǎo)的衍射元件,并完成了該衍射元件的加工和制作。首先,對納米線波導(dǎo)衍射元件中的彎曲部分損耗進行了分析,進而對彎曲曲率進行設(shè)計;其次,選取Y分支耦合器,并對其相應(yīng)結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計,以提升耦合效率,進而提供更高能量的衍射波;最后,探索了納米線波導(dǎo)加工工藝,完成了基于納米線波導(dǎo)的衍射元件的制作,得到了一個較大數(shù)值孔徑的高質(zhì)量衍射波。
宋立甲[5]（2021）在《硅基光開關(guān)與光調(diào)制器件研究》文中研究說明隨著云計算、物聯(lián)網(wǎng)、媒體視頻、5G以及各種智能終端的普及應(yīng)用,人們對數(shù)據(jù)的需求量越來越大,對通信系統(tǒng)在通信容量、速度以及能耗等方面的要求越來越高,傳統(tǒng)的通信技術(shù)逐漸無法滿足海量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆９韫庾訉W(xué)得益于其集成度高、帶寬大、能耗低、和CMOS工藝兼容等特點,在大容量、低能耗、低成本通信方面有突出優(yōu)勢,是片上光互連最具有潛力的方案之一。近些年,硅光集成器件的研究取得系列重要進展,眾多硅光器件表現(xiàn)出優(yōu)異性能的潛力。但在當(dāng)前工藝下,要實現(xiàn)高性能的器件和大規(guī)模集成仍然存在較大挑戰(zhàn)。主要包括以下兩方面:一是如何突破硅材料自身的局限性實現(xiàn)硅基片上有源器件,二是如何實現(xiàn)高一致性的硅光無源器件及大規(guī)模集成。鑒于以上挑戰(zhàn),本文圍繞硅基光開關(guān)和光調(diào)制主題,針對馬赫曾德爾結(jié)構(gòu)（MZI）展開硅-聚合物電光調(diào)制與低隨機相位誤差光開關(guān)及陣列的研究,具體包括:第一,針對高速MZI電光調(diào)制器這一卡脖子技術(shù),本文致力于探索高電光系數(shù)聚合物材料和硅光平臺相融合的異質(zhì)集成新體系,以期在更小尺寸和更高帶寬方面取得突破。首先,本文將亞波長光柵波導(dǎo)結(jié)構(gòu)與新型有機電光聚合物材料相融合,設(shè)計了低損耗的大帶寬MZI強度電光調(diào)制器,其附加損耗約1.5 dB,3dB帶寬超50 GHz。其次,為實現(xiàn)更小尺寸及更低能耗,本文設(shè)計了基于金屬等離激元納米槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的MZI調(diào)制器,其尺寸僅10μm,帶寬高達THz。為了解決金屬等離激元納米波導(dǎo)損耗大的弊病,本文提出了新型硅基表面等離激元混合波導(dǎo)有源調(diào)制區(qū)結(jié)構(gòu),將其損耗降低2倍,且比傳統(tǒng)等離激元波導(dǎo)具有更大的工藝容差。最后,研究了鈉金屬等離激元波導(dǎo)特性,理論上其傳輸損耗相比金可降低4倍。在實驗方面,本文研究了極化的機制及工藝,研制了基于亞波長光柵波導(dǎo)及金（Au）表面等離激元納米槽波導(dǎo)的硅-有機混合集成的MZI電光調(diào)制器,通過極化,初步觀測到了電光調(diào)制效應(yīng),為進一步實現(xiàn)高性能的電光調(diào)制器奠定基礎(chǔ)。第二,本文針對MZI光開關(guān)及陣列進行了深入研究。光開關(guān)及陣列是可重構(gòu)系統(tǒng)中關(guān)鍵器件。然而,傳統(tǒng)MZI光開關(guān)由于制作誤差而偏離預(yù)設(shè)定值,因而需要對各光開關(guān)單元逐一進行精確調(diào)校,這使得大規(guī)模光開關(guān)陣列的控制反饋系統(tǒng)極為復(fù)雜,同時也引入了額外損耗和能耗。本文首次提出了低隨機相位誤差的2×2光開關(guān)單元器件的概念,其核心思想是通過引入展寬波導(dǎo)結(jié)構(gòu)精細調(diào)控MZI干涉臂光波導(dǎo)的光場分布,減小波導(dǎo)側(cè)壁波動對其光場傳輸相位的影響,進而實現(xiàn)近零隨機相位誤差的2×2 MZI光開關(guān)單元。本文首先增加相移區(qū)波導(dǎo)的寬度和縮短相移區(qū)波導(dǎo)的長度降低相移區(qū)引入的累積隨機相位誤差,同時,提出了曲率漸變、寬度漸變的歐拉型彎曲波導(dǎo),顯著降低了隨機相位誤差。本文演示了基于歐拉型彎曲波導(dǎo)近零隨機相位誤差的2×2 MZI光開關(guān)單元,其相移區(qū)波導(dǎo)為2μm×30μm,歐拉型彎曲波導(dǎo)9×9 μm2,與傳統(tǒng)設(shè)計相比,新型MZS的隨機相位誤差的均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別降低到原來的1/375和1/11。最后,設(shè)計了基于新型MMI結(jié)構(gòu)的近零相位誤差MZI光開關(guān)單元,通過粒子群算法優(yōu)化MMI,實現(xiàn)了超大光學(xué)帶寬（1520～1590 nm）范圍內(nèi)超低損耗（<0.1 dB）、超低串?dāng)_（<-25 dB）,△φ/Δw僅為0.0083 π/nm。第三,在實驗上首次實現(xiàn)了 4×4、8×8和16×16等無校準(zhǔn)MZI光開關(guān)陣列。首先,基于TES-bend的無校準(zhǔn)4×4MZI光開關(guān)陣列,在初始無校準(zhǔn)狀態(tài)下的附加損耗為3 dB、串?dāng)_為-20dB,并實現(xiàn)了 30Gbps數(shù)據(jù)路由切換。其次,本文采用進一步優(yōu)化的TES-bend,實現(xiàn)了 8×8以及16×16大規(guī)模無校準(zhǔn)MZI光開關(guān)陣列,并對其進行封裝測試。8×8 MZI開關(guān)陣列無校準(zhǔn)狀態(tài)下的附加損耗和串?dāng)_分別是3 dB、-18dB;16×16MZI開關(guān)陣列無校準(zhǔn)狀態(tài)下的附加損耗和串?dāng)_分別是～4dB、-15 dB。為了實現(xiàn)更大規(guī)模無校準(zhǔn)光開關(guān)陣列,需確定單元器件的設(shè)計容限,本文首次對N×N MZI光開關(guān)陣列建立了信號傳輸模型,分析了相干光或非相干光多端口輸入,輸出端口信號損傷程度,蒙特卡洛模擬了光開關(guān)陣列規(guī)模、串?dāng)_及隨機相位誤差的關(guān)系,確定了不同陣列規(guī)模對隨機相位誤差的容限,為光開關(guān)單元的設(shè)計及光開關(guān)陣列的分析提供了指導(dǎo)。
許弘楠[6]（2021）在《面向多維復(fù)用的硅基亞波長結(jié)構(gòu)集成光子器件研究》文中指出伴隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展與數(shù)據(jù)處理需求的爆發(fā)性增長,芯片互聯(lián)與數(shù)據(jù)中心通信正面臨著日益嚴(yán)重的傳輸帶寬瓶頸?；诙嗑S復(fù)用的新型光互聯(lián)技術(shù)則通過結(jié)合波長、偏振、模式等多個維度,提供了一種可行的解決方案。硅基集成光子器件憑借其緊湊的器件尺寸、極低的工作能耗與成熟的加工工藝,被廣泛視作構(gòu)建基于多維復(fù)用光互聯(lián)系統(tǒng)的最佳平臺之一。近年來,包括亞波長光柵、超材料、超光柵在內(nèi)的硅基亞波長結(jié)構(gòu)逐漸興起,并被應(yīng)用于波長、偏振、模式等光子特性的精確調(diào)控。本文涉及的主要工作是,通過結(jié)合硅基亞波長結(jié)構(gòu)與硅基集成光子學(xué),實現(xiàn)一系列具有低損耗、低串?dāng)_、大帶寬,并可用于片上、片間及空間多維復(fù)用的硅基集成光子器件。我們首先討論了在硅基集成光子器件的仿真、加工與測試方法,并在此基礎(chǔ)上,依次對偏振維度、模式維度、波長維度調(diào)控以及空間多維光通信中涉及的幾類關(guān)鍵器件進行研究。針對偏振維度調(diào)控,我們利用硅基亞波長光柵的各向異性與色散特性,提出三類高性能偏振調(diào)控器件,即硅基偏振分束器、硅基起偏器與硅基偏振旋轉(zhuǎn)器。對于硅基偏振分束器,我們提出一種基于亞波長光柵異質(zhì)結(jié)的新穎結(jié)構(gòu)。通過拼接光軸取向正交的亞波長光柵,構(gòu)造了一種具有顯著各向異性的耦合器結(jié)構(gòu),從而有效地分離了輸入的正交偏振態(tài)。這一器件可以實現(xiàn)215nm以上的工作帶寬。對于硅基起偏器,我們提出一種新穎的亞波長光柵/彎曲波導(dǎo)混合結(jié)構(gòu)。通過結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化,可以使得亞波長光柵對TE、TM偏振態(tài)產(chǎn)生顯著的等效折射率差,從而有效地增強彎曲損耗的偏振相關(guān)性,從而保證輸入光中的TM分量被完全濾除。這一器件可以在415 nm以上的光學(xué)帶寬范圍內(nèi)保證低插入損耗與高偏振消光比。對于硅基偏振旋轉(zhuǎn)器,我們提出一種新穎的亞波長光柵/缺角波導(dǎo)混合結(jié)構(gòu)。我們將傳統(tǒng)缺角波導(dǎo)中的缺角部分替換為亞波長光柵,利用亞波長光柵的異常色散特性,消除了偏振轉(zhuǎn)化長度的波長相關(guān)性,從而實現(xiàn)了 415 nm以上的超大光學(xué)帶寬。針對模式維度調(diào)控,我們利用亞波長光柵與超材料的折射率調(diào)控特性,提出三類高性能多模傳輸相關(guān)器件,即硅基多模波導(dǎo)彎曲結(jié)構(gòu)、硅基多模波導(dǎo)交叉結(jié)構(gòu)與硅基多模波導(dǎo)功分器。對于多模彎曲傳輸,我們提出一種新穎的漸變折射率模式轉(zhuǎn)換器,將輸入的直波導(dǎo)模式完全轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的彎曲波導(dǎo)模式。我們實驗驗證了半徑30μm以下的4模式彎曲傳輸,實驗測得1.5 dB以下的插入損耗與-20 dB以下的模間串?dāng)_。對于多模交叉?zhèn)鬏?我們提出一種新穎的Maxwell魚眼透鏡結(jié)構(gòu),并利用其共軛成像特性將任意高階模式無損地傳輸至對側(cè)。我們實驗驗證了基于這一結(jié)構(gòu)的2模式交叉?zhèn)鬏?實驗測得插入損耗僅為0.28 dB,同時串?dāng)_低于-20 dB。對于多模分束傳輸,我們提出一種新穎的等效介質(zhì)分束鏡結(jié)構(gòu),通過調(diào)控亞波長光柵的等效折射率,將特定比例的入射光反射至輸出端口,從而實現(xiàn)低損耗、低串?dāng)_的多模分束傳輸,并且具有415 nm以上的超大光學(xué)帶寬。針對波長維度調(diào)控,我們提出一種基于連續(xù)區(qū)束縛態(tài)的硅基超光柵濾波器。利用波導(dǎo)內(nèi)部的干涉相消效應(yīng),消除Bragg諧振態(tài)的橫向衍射損耗,從而產(chǎn)生具有高品質(zhì)因子的準(zhǔn)束縛態(tài)。我們實驗驗證了臨界波導(dǎo)寬度附近準(zhǔn)束縛態(tài)的建立過程,并且利用這一機制構(gòu)造了Q值5000以上、自由光譜范圍100 nm以上的窄線寬濾波器。針對空間多維光通信,我們提出一種基于連續(xù)區(qū)束縛態(tài)的硅基超光柵光學(xué)天線。利用不同衍射通道之間的干涉相消效應(yīng),有效抑制了光柵天線的衍射強度,并實現(xiàn)了平坦的衍射強度光譜。實驗測得衍射強度僅為3.3×10-3 dB/μm,對應(yīng)0.027°以下的超小遠場發(fā)散角。最后,我們總結(jié)了本文中的主要工作,并對未來的研究方向進行了展望。
武剛[7]（2021）在《光通信系統(tǒng)中亞波長光柵分束器及屋形諧振腔的研究》文中研究說明伴隨著5G、云計算、大數(shù)據(jù)和人工智等IT技術(shù)的迅速發(fā)展,作為其主要支撐的光通信技術(shù)也迎來了新的變革與挑戰(zhàn)。為了實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率,光通信系統(tǒng)中各類光模塊和光器件性能大幅提升,并逐漸向小型化、高速化、集成化的方向發(fā)展。其中,硅基亞波長光柵因其卓越的光學(xué)衍射特性,被廣泛應(yīng)用于激光器、光探測器、耦合器、濾波器、傳感器等光電子器件中,并可利用它們實現(xiàn)更為復(fù)雜的光子集成電路。此外,基于高品質(zhì)因子微腔的多種功能器件的出現(xiàn),極大地推動了光子集成和光子芯片等領(lǐng)域的發(fā)展。本文主要圍繞亞波長光柵分束器及一種屋形光學(xué)諧振腔展開理論分析及實驗研究,主要的創(chuàng)新點和研究成果如下:1.研究了非周期亞波長光柵的衍射光波前相位控制特性,提出了透射光為平行光束的一維亞波長光柵功率分束器,設(shè)計了偏轉(zhuǎn)角分別為15°和30°、功率比為1:2的1×2功率分束器,仿真得到分束后兩光束的偏轉(zhuǎn)角分別為14.4°和29.5°,功率比約為1:1.87,與設(shè)計值基本相符。此外,還提出了一維亞波長光柵合束器、透射光為會聚光束的一維亞波長光柵功率分束器、一維亞波長光柵雙焦透鏡等結(jié)構(gòu),并對這些器件的性能進行仿真驗證。2.提出了基于雙層結(jié)構(gòu)一維條形亞波長光柵的偏振分束器,設(shè)計了焦距40μm,能夠?qū)崿F(xiàn)波長1.55μm、垂直入射的TM偏振光反射會聚、TE偏振光透射會聚的偏振分束器。仿真得到的TM反射光束焦距為40 μm,焦點處光場強度的半高全寬約1.88 μm,總反射率為90.8%;TE透射光束焦距為38.3 μm,焦點處光場強度的半高全寬約1.7 μm,總透射率為82.4%。該器件能夠很好地實現(xiàn)兩種正交偏振態(tài)的分離,并使分束后的光束各自會聚。3.提出了基于二維塊狀亞波長光柵的1×N功率分束器,理論分析中,設(shè)計了焦距為10 μm的透射型1×3和1×4功率分束器,仿真得到二者的焦距分別為9.5 μm和9.7 μm,總透射率分別為89%和87.2%,焦平面上各會聚點光場強度的半高全寬均小于2 μm。實際使用中,在SOI晶片上制備了焦距為150μm、半徑為216 μm的圓形1×3功率分束器和邊長為370 μm的方形1×4功率分束器,測量得到兩功率分束器的焦距約為170 μm,焦平面上會聚光斑輪廓清晰。4.提出了基于二維塊狀亞波長光柵的柱面透鏡、柱面反射鏡和柱面分束透鏡。理論分析中,設(shè)計了焦距為6 μm的凸柱面透鏡和凹柱面反射鏡,仿真得到二者的焦距分別為5.85 μm和5.6μm,兩線狀會聚光斑光場強度的半高全寬分別為0.82μm和1.08 μm。實際使用中,制備了周期為0.6 μm、焦距為250μm、面積為400 μm×400 μμm的亞波長光柵凸柱面透鏡,在600 μm處測得透射光束的線狀遠場圖像,兩正交方向光斑光場強度的半高全寬分別為250 μm和680 μm。當(dāng)改變?nèi)肷涔獾钠穹较驎r,線狀光斑的歸一化強度保持不變,表明基于二維亞波長光柵的柱面透鏡具有低的偏振敏感性。此外,還制備了 1×2柱面分束透鏡,并對其衍射特性進行測試。5.提出了基于二維塊狀亞波長光柵的光束偏轉(zhuǎn)器,理論分析中,設(shè)計了面積為7.8μm×7.8 μm、偏轉(zhuǎn)角分量為α=30°（光束在光柵平面內(nèi)投影與χ軸的夾角）、β=30°（光束與z軸夾角）的光束偏轉(zhuǎn)器,仿真得到光束偏轉(zhuǎn)角α和β分別為31.4°和29.5°。實際使用中,制備了面積為400μm×400 μm、兩偏轉(zhuǎn)角分量均為30°的光束偏轉(zhuǎn)器,測量得到兩偏轉(zhuǎn)角分量分別為α測=29.5°、β測=29.6°,實現(xiàn)了對平行光束精確的偏轉(zhuǎn)控制。6.與他人合作提出并實現(xiàn)了與亞波長光柵功率分束器混合集成、對稱分布的三單元/四單元單行載流子光探測器陣列。在-2V偏壓下,測量得到與1×3光柵功率分束器集成的三單元光探測器陣列的最大射頻輸出功率為11.5 dBm@15 GHz,飽和光電流為70 mA@15 GHz;與1×4光柵功率分束器集成的四單元光探測器陣列的最大射頻輸出功率為13.1 dBm@15 GHz,飽和光電流為91 mA@15 GHz。和相同結(jié)構(gòu)的單個單行載流子光探測器相比,飽和特性有較大的提升。7.提出了一種由非平行反射鏡構(gòu)成的屋形光學(xué)諧振腔,分析了不同區(qū)域入射光束的諧振條件,仿真得到頂部反射鏡傾角為1°、高度為4.468μm、寬度為14.976μm的屋形諧振腔TE20,1模線寬小于0.008 nm,品質(zhì)因子不小于1.938×105。與具有相同尺寸參數(shù)的平行平面腔相比,屋形諧振腔能夠?qū)⒐鈭鱿拗圃诟〉膮^(qū)域,實現(xiàn)了更小的光譜線寬、更高的品質(zhì)因子和更小的模式體積。此外,還提出一種擴展結(jié)構(gòu)的錐頂形光學(xué)諧振腔,并對其諧振特性進行了理論分析。
朱夢林[8]（2021）在《硅基真空態(tài)量子隨機數(shù)發(fā)生器的關(guān)鍵技術(shù)研究》文中認為量子隨機數(shù)發(fā)生器通過利用量子力學(xué)中不確定原理的非確定性物理過程,可在理論上生成不可預(yù)測和不可復(fù)制的隨機數(shù),能夠保障重要信息的安全,因此被廣泛應(yīng)用于信息安全領(lǐng)域中。其中基于真空態(tài)的連續(xù)變量量子隨機數(shù)發(fā)生器的量子態(tài)易制備,探測裝置簡單,生成速率高,且不容易被潛在攻擊者所控制,安全性強。近年來,基于真空態(tài)的連續(xù)變量量子隨機數(shù)發(fā)生器經(jīng)過快速發(fā)展,正在逐步走向商用化。然而,由分立的光學(xué)器件構(gòu)成的真空態(tài)量子隨機數(shù)發(fā)生器在尺寸上很難集成到其它復(fù)雜的系統(tǒng)中,并且成本高,功耗大和不穩(wěn)定等問題嚴(yán)重限制了其在實際場景中的應(yīng)用。與普通光學(xué)系統(tǒng)相比,集成光路具備很多優(yōu)點,比如信號帶寬大,尺寸小,重量輕,功耗小,成本低,保密性強等,其中絕緣體上硅與互補金屬氧化物半導(dǎo)體兼容,是一個良好的集成平臺。同時,經(jīng)過不斷更迭,許多基于硅基光電子技術(shù)的光學(xué)器件已經(jīng)被一一實現(xiàn),因此結(jié)合集成電路將真空態(tài)量子隨機數(shù)發(fā)生器集成在絕緣體上硅的想法變得不再遙不可及。但是,在實際實現(xiàn)時仍然存在一些技術(shù)難題,比如系統(tǒng)中的噪聲控制、硅基芯片的引線鍵合以及激光與芯片之間的耦合等。為了研究并解決實際實現(xiàn)時面臨的一些技術(shù)難題,本論文主要工作及創(chuàng)新成果如下:1、在實驗室建立了一套基于硅基芯片的真空態(tài)量子隨機數(shù)發(fā)生器系統(tǒng),其中硅基芯片面積不到1平方厘米。在通過調(diào)研和實驗研究后,本實驗首先采用引線鍵合和夾層PCB的方式解決硅基芯片與跨阻放大器的連接難題,并降低由于連接引入的噪聲,使得該噪聲不影響信號的測量。隨后,根據(jù)硅基芯片上的量子隨機數(shù)發(fā)生器方案優(yōu)化跨阻放大器的電路結(jié)構(gòu),使得芯片上的多個真空態(tài)量子隨機數(shù)發(fā)生器方案可共用一個跨阻放大器,防止因集成器件損壞而導(dǎo)致實驗終止的問題,同時可有效利用跨阻放大器。最后,在量子隨機數(shù)發(fā)生器系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,通過使用裸纖、任意信號發(fā)生器和強度調(diào)制器構(gòu)建了一個判斷激光是否耦合進芯片的方案,解決了激光耦合的問題。2、在實驗中,通過對系統(tǒng)不斷進行調(diào)試優(yōu)化后,系統(tǒng)運行趨于穩(wěn)定。經(jīng)測量,硅基真空態(tài)QRNG的散粒噪聲與電噪聲比為11dB,最小熵可達8.5bit。隨后,本文使用Toeplitz算法對原始數(shù)據(jù)進行了隨機提取,提取速率可達340Mbps,并且提取后的隨機序列通過了所有NIST檢驗。
陳光[9]（2021）在《光載射頻信號處理若干技術(shù)及應(yīng)用研究》文中研究說明光載射頻信號處理是一門涉及射頻技術(shù)和光子學(xué)的新興交叉研究領(lǐng)域,其包括了光纖通信、無線通信、微波工程、模擬與數(shù)字信號處理、光電融合、光電子材料與器件、光載射頻通信系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等多個方面。光載射頻技術(shù)的研究初衷是在射頻系統(tǒng)中引入強大的光子技術(shù),從而消除電子瓶頸的同時帶來諸多優(yōu)點,如高速率、低損耗、大帶寬、小尺寸、低功耗、輕重量、高集成度、優(yōu)良穩(wěn)定性、抗電磁干擾、頻率響應(yīng)平坦、易于混合集成等技術(shù)優(yōu)勢。因此,通過采用基于光子學(xué)的射頻信號處理技術(shù)可實現(xiàn)以前在電域內(nèi)很難甚至是無法完成的功能或任務(wù)。正是由于這種巨大優(yōu)勢,光載射頻通信自上世紀(jì)90年代開始研究以來,在信號處理、民用通信、國防軍事、航空航天和醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域已得到了廣泛的應(yīng)用,并引起國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。光載射頻信號處理關(guān)鍵技術(shù)與光載射頻通信（RoF）系統(tǒng)應(yīng)用作為微波光子學(xué)兩個重要的研究分支,近些年引起了研究者們的極大興趣,并成為當(dāng)前微波光子學(xué)的研究熱點。本論文針對光載射頻通信、光纖射頻混合接入網(wǎng)絡(luò)和微波光子雷達等民用和國防軍事應(yīng)用需求,依托國家自然科學(xué)基金重大項目等國家級課題,重點對光載射頻信號處理關(guān)鍵技術(shù)和光載射頻通信系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用兩方面開展研究工作。本論文的研究內(nèi)容及創(chuàng)新點如下:一、提出了基于光串聯(lián)單邊帶調(diào)制和光正交單邊帶復(fù)用的多模態(tài)相干光載射頻通信系統(tǒng)為了解決多制式射頻信號收發(fā)和傳輸面臨的需求及挑戰(zhàn),提出一種采用光串聯(lián)單邊帶調(diào)制（OTSSBM）和光正交單邊帶頻譜復(fù)用（OOSSBM）的多模態(tài)相干光載射頻通信系統(tǒng)方案,并在接收端采用數(shù)字信號處理算法輔助的相干檢測,對多路相位調(diào)制碼型信號的混疊信道進行識別和分離,實現(xiàn)了在相干光載射頻通信系統(tǒng)中的多速率信號收發(fā)、調(diào)制解調(diào)與傳輸。（1）設(shè)計了相干RoF系統(tǒng)并進行了數(shù)值仿真,分析了 RoF系統(tǒng)中光載射頻信號的頻譜結(jié)構(gòu),并通過數(shù)字信號處理算法在接收端恢復(fù)了發(fā)射的2 Gbit/s和5 Gbit/s的BPSK碼型信號,給出了信號發(fā)射前和接收后的時域波形圖和眼圖對比。搭建了光載射頻信號發(fā)送、傳輸、接收和處理的多信道高譜效相干光載射頻通信實驗平臺。實驗結(jié)果表明,對于所提出的不同類型及條件（單信道與雙信道;OTSSBM與OOSSBM;40 km單模光纖傳輸與背靠背系統(tǒng)等）下的復(fù)用信號,經(jīng)40公里單模光纖傳輸后系統(tǒng)性能良好,均滿足誤比特率（BER）低于10-9,品質(zhì)因數(shù)達到6以上。（2）分析了采用OTSSBM和OOSSBM時,傳輸2 Gbit/s和5 Gbit/s的BPSK信號,在保持能量效率適中的前提下,兩種復(fù)用方案各自分別的頻譜效率達到了 4.2 bit/s/Hz和4.9 bit/s/Hz,綜合利用OTSSBM和OOSSBM兩種方案達到7.4 bit/s/Hz。在提高光單載波射頻通信系統(tǒng)的頻譜效率和信道容量的同時,使用數(shù)字信號處理算法輔助的相干檢測進行信號解調(diào)與恢復(fù),沒有增加額外的混疊信道分離硬件或光電器件,簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和復(fù)雜度。二、設(shè)計了基于硅基光電子的相干光載射頻通信集成發(fā)射模塊和接收模塊采用級聯(lián)硅基微環(huán)諧振腔（MRR）結(jié)構(gòu),設(shè)計了具有波長選擇性的高Q值、超窄帶、可調(diào)諧的三通帶光帶通濾波器,并實現(xiàn)了基于MRR的光多載波產(chǎn)生的技術(shù)方案;設(shè)計了用于調(diào)制高速射頻信號的硅基雙電極馬赫-曾德爾調(diào)制器（DE-MZM）;利用所設(shè)計的MRR濾波器和DE-MZM等硅基光電子器件,設(shè)計了一種發(fā)射多路多制式射頻信號并提供多類型射頻信號接入功能的光載射頻信號集成發(fā)射機;利用硅基平面光波導(dǎo)設(shè)計了混合集成數(shù)字相干光接收機,并對所設(shè)計的集成發(fā)射模塊和接收模塊的性能做了系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)（Q-factor）和誤碼率（BER）的驗證和測試。（1）利用上下分插型（或稱作“上傳下載型”）硅基MRR設(shè)計了超窄帶可調(diào)諧光帶通濾波器,所設(shè)計的單微環(huán)諧振濾波器中心波長為1552.52nm,3dB帶寬為0.04nm,FSR為10nm,并擁有陡峭的濾波窗口上升沿和下降沿,利用熱光效應(yīng)可調(diào)諧濾波通帶。通過將三個硅基單微環(huán)級聯(lián),形成具有波長選擇性和可重構(gòu)性的三通帶可調(diào)諧窄帶光帶通濾波器。三個通帶的中心波長分別為1550.7 nm,1551 nm和1551.3 nm,其平坦度良好,通道間隔FSR達到10 nm,吸收損耗低于3 dB/cm,每個微環(huán)諧振濾波器的精細度Finesse為250,Qtotal達到38750,級聯(lián)多頻帶微環(huán)諧振濾波器產(chǎn)生多載波光源,其尺寸在毫米級。（2）設(shè)計了高速硅基雙電極馬赫-曾德爾調(diào)制器（DE-MZM）,其帶寬達到30 GHz,對于BPSK信號的數(shù)據(jù)速率接近10 Gbit/s。以三個頻帶作為光載波分別調(diào)制不同頻段和類型的射頻信號,以BPSK調(diào)制碼型發(fā)射則每路信號達到10 Gbit/s的數(shù)據(jù)速率。設(shè)計了亞微米尺寸硅基波導(dǎo)可調(diào)諧光衰減器（VOA）,并分析了其特性。設(shè)計了雙平行雙電極馬赫-曾德爾調(diào)制器,其被用于構(gòu)成I/Q調(diào)制器。將有三個頻帶的微環(huán)諧振濾波器和三個硅基調(diào)制器串聯(lián)后再并聯(lián),構(gòu)成了在三個光載波上調(diào)制,同時加載多路不同類型寬帶信號（如WiFi,WiMAX等射頻信號,或數(shù)字信號和模擬信號的任意組合）的光載射頻通信集成發(fā)射機,整個芯片尺寸為7.8 mm2的毫米量級。（3）為了解決相干光載射頻通信系統(tǒng)對于數(shù)字相干接收機在集成度、功耗、工作穩(wěn)定性、靈敏度、響應(yīng)度波動、相位誤差方面的進一步需求,設(shè)計了一種基于硅基平面光波導(dǎo)的集成數(shù)字相干光接收機前端,并測試了所設(shè)計的集成相干接收機前端模塊的性能和參數(shù)指標(biāo)。在1520 nm～1620 nm寬波長范圍內(nèi),相位漂移在±1°,保證了相應(yīng)端口良好的相位正交性。當(dāng)溫度在-5℃～80℃時,響應(yīng)度幅度波動在±0.25 dB;相鄰光電探測器端口之間的響應(yīng)度偏差在0.4 dB之內(nèi)。測試了對于112 Gbit/s PDM-QPSK調(diào)制碼型信號的接收性能,得到了偏振正交方向X信道和Y信道上清晰且易于判決的星座圖,以及品質(zhì)因數(shù)（Q值）和信號光功率（光信噪比）的近似線性對應(yīng)關(guān)系。三、設(shè)計基于DP-DPMZM和SOA-MZI的光載射頻信號處理技術(shù)方案為了在一個光載射頻信號處理系統(tǒng)中實現(xiàn)多項功能,并提高系統(tǒng)集成度及降低成本,對光載射頻信號處理的三種核心技術(shù)——移相、濾波和倍頻進行了綜合方案設(shè)計。（1）基于雙偏振雙平行馬赫-曾德爾調(diào)制器（DP-DPMZM）,設(shè)計了具有倍頻功能的寬帶光載射頻信號移相器,不僅對射頻信號進行2-6倍頻調(diào)控,且在光域?qū)崿F(xiàn)了 360°相位控制。仿真驗證了其相移范圍和倍頻效果,相移量與相位調(diào)控參量接近線性關(guān)系,多倍頻與相位控制這兩種處理同時進行。分析了消光比的變化、90°混合器的幅度和相位不平衡性對相位漂移、幅度抖動及系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。（2）借助MZM的單邊帶（SSB）調(diào)制（用于加載射頻信號）和半導(dǎo)體光放大器（SOA）的光學(xué)非線性效應(yīng)（慢光效應(yīng)和相干布居振蕩）,設(shè)計了一種濾波通帶（中心波長）和3 dB帶寬均可調(diào)諧的射頻光子濾波器,該濾波器中心波長在15 GHz-20 GHz的頻率范圍內(nèi)調(diào)節(jié),并具有超過15 GHz的自由頻譜范圍（FSR）,中心波長不同,其FSR不同,最低的FSR亦超過15 GHz。調(diào)節(jié)SOA的注入電流,實現(xiàn)了其頻帶和3 dB帶寬可調(diào),在SOA驅(qū)動電流為420 mA左右時,FSR=15.44 GHz,濾波器通帶的3 dB帶寬BW3dB=2.45 MHz,品質(zhì)因數(shù)Q-factor>6300（對于單通帶濾波器,Q-factor=Finesse=FSR/BW3dB≈6302）,濾波器帶外抑制比達到41 dB。（3）采用偏振分束器、偏振耦合器與兩個SOA構(gòu)成馬赫-曾德爾干涉儀型結(jié)構(gòu)（SOA-MZI）,設(shè)計了寬帶射頻光子移相器,數(shù)值模擬仿真結(jié)果表明:相移的動態(tài)范圍達到360°、調(diào)控精度達到0.1°、相移帶寬接近30 GHz,相位變化量與SOA驅(qū)動電流呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,且依照相移精度對相移量進行連續(xù)調(diào)節(jié)。這些特性均優(yōu)于傳統(tǒng)方案。此外也對所設(shè)計的射頻光子移相器非線性失真原因做了初步分析。上述三個創(chuàng)新點不僅提升了光載射頻通信系統(tǒng)的信道容量、頻譜效率和多模態(tài)應(yīng)用,豐富了光載射頻信號發(fā)射和接入服務(wù)的多樣性,還提高了系統(tǒng)集成度,降低功耗、減小器件尺寸,增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。實現(xiàn)了對射頻信號的相位在光域進行連續(xù)精確調(diào)控,同時進行倍頻和濾波等處理,增強了光載射頻信號處理系統(tǒng)的綜合功能。本論文針對基于光載射頻通信的超寬帶無線接入網(wǎng)絡(luò)、微波光子雷達、光控相控陣、電子對抗系統(tǒng)以及其它需要高性能光載射頻信號處理的領(lǐng)域開展研究,所取得的研究成果在未來相關(guān)研究領(lǐng)域中具有一定的實用價值和應(yīng)用前景。
賀靜[10]（2021）在《血運光學(xué)傳感解調(diào)方法研究》文中提出互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展加速了整個社會的產(chǎn)業(yè)變革,伴隨著5G通信、大數(shù)據(jù)以及人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用,實現(xiàn)萬物互聯(lián)成為信息化時代發(fā)展的首要目標(biāo)。傳感器是物聯(lián)網(wǎng)中不可或缺的組成部分,而光學(xué)傳感器以其優(yōu)良的性能備受關(guān)注。隨著智能化探測精確度需求的不斷增長,將光學(xué)傳感技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)相融合成為未來發(fā)展的重要方向。獲取精準(zhǔn)的波長漂移量、提高傳感系統(tǒng)的解調(diào)靈敏度成為保證物理量在線監(jiān)測可靠性的研究重點?；诠鈻艂鞲衅鞑ㄩL解調(diào)中的邊緣濾波原理,本文研究了全光纖組合器件的傳輸特性,重點分析基于微諧振環(huán)的全光纖雙路邊緣解調(diào)性能,同時基于LabVIEW開發(fā)了光柵傳感器的溫度監(jiān)測上位機軟件;基于人體組織光學(xué)傳播理論,提出了雙波長多探測器的全方位血氧飽和度檢測方案;在此基礎(chǔ)上,提出將光柵溫度傳感與血氧飽和度光學(xué)探測相結(jié)合,實現(xiàn)溫度與血氧的二元監(jiān)測,為皮瓣的血運狀態(tài)檢測提供有效依據(jù)。本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:（1）提出了全光纖組合器件應(yīng)用于邊緣線性解調(diào)的特性分析。依次研究全光纖單級馬赫曾德爾干涉結(jié)構(gòu)、全光纖多級馬赫曾德爾干涉結(jié)構(gòu)以及全光纖微環(huán)諧振器的工作原理,仿真結(jié)果表明:當(dāng)兩個耦合器為3dB耦合器時,單級馬赫曾德爾干涉結(jié)構(gòu)得到最大的輸出光譜線性范圍;當(dāng)?shù)诙詈辖菫?.25π,第一耦合角和第三耦合角的相加值為0.25π時,多級馬赫曾德爾干涉結(jié)構(gòu)具有最優(yōu)的解調(diào)特性;全光纖微環(huán)諧振器的傳輸特性與歸一化傳輸系數(shù)以及光纖損耗系數(shù)有關(guān),且輸出光譜線性范圍隨這兩個參數(shù)的增大而增大。（2）提出了一種應(yīng)用于光柵波長解調(diào)系統(tǒng)中的微諧振環(huán)全光纖雙路邊緣解調(diào)方案。采用傳輸矩陣法推導(dǎo)了上下兩路輸出譜響應(yīng)的解析表達式,并對其傳遞函數(shù)和輸出結(jié)果進行了仿真和分析。仿真結(jié)果表明:雙通道波長解調(diào)的先決條件是微環(huán)累計相位與干涉儀臂間相位延遲比例為1/2。當(dāng)微環(huán)無損耗時,解調(diào)精度隨著微環(huán)耦合系數(shù)K的減小而增加,但波長范圍變窄。輸出特性滿足數(shù)學(xué)表達式Tout1（k1,k2）=Tout1（π/2-k1,π/2-k2）。此外,不同的傳輸損耗因子α對傳輸頻譜的影響也不相同。通過調(diào)整各種參數(shù),詳細探討了兩個端口的波長解調(diào)范圍和精度之間的差異。最后基于LabVIEW開發(fā)了光柵傳感器的溫度監(jiān)測上位機軟件,實現(xiàn)了溫度報警、實時溫度監(jiān)測、光譜圖、參數(shù)設(shè)置以及歷史數(shù)據(jù)復(fù)現(xiàn)功能。（3）提出了一種基于雙波長多探測器的全方位血氧飽和度測量傳感方案。首先建立生物組織光學(xué)模型,利用Monte Carlo仿真得到了光子的局部遷移路徑,從而提出了雙波長多方位的血氧飽和度測量結(jié)構(gòu),并進行了理論推導(dǎo);隨后分析人體組織中的摩爾吸收系數(shù)曲線,選取最佳光源650nm和850nm;在此基礎(chǔ)上,將光柵傳感器與血氧檢測相結(jié)合實現(xiàn)溫度與血氧的二元監(jiān)測,設(shè)計了適用于皮瓣血運檢測的光學(xué)傳感系統(tǒng);最后搭建了光電測試系統(tǒng),對20名志愿者進行血氧以及溫度值探測,實驗結(jié)果表明:血氧的測量值與參考值相對誤差處在-3.03%～2.11%,溫度的測量值與參考值溫差處在-0.3℃～0.4℃,兩者數(shù)據(jù)較為接近,說明本方案提出的血運光電測試系統(tǒng)能夠基本實現(xiàn)預(yù)期功能,進一步驗證了該方案的可行性與準(zhǔn)確性。
二、Optical Measurement Techniques for Optical Fiber and Waveguide Devices（論文開題報告）
（1）論文研究背景及目的
此處內(nèi)容要求：
首先簡單簡介論文所研究問題的基本概念和背景，再而簡單明了地指出論文所要研究解決的具體問題，并提出你的論文準(zhǔn)備的觀點或解決方法。
寫法范例：
本文主要提出一款精簡64位RISC處理器存儲管理單元結(jié)構(gòu)并詳細分析其設(shè)計過程。在該MMU結(jié)構(gòu)中,TLB采用叁個分離的TLB,TLB采用基于內(nèi)容查找的相聯(lián)存儲器并行查找,支持粗粒度為64KB和細粒度為4KB兩種頁面大小,采用多級分層頁表結(jié)構(gòu)映射地址空間,并詳細論述了四級頁表轉(zhuǎn)換過程,TLB結(jié)構(gòu)組織等。該MMU結(jié)構(gòu)將作為該處理器存儲系統(tǒng)實現(xiàn)的一個重要組成部分。
（2）本文研究方法
調(diào)查法：該方法是有目的、有系統(tǒng)的搜集有關(guān)研究對象的具體信息。
觀察法：用自己的感官和輔助工具直接觀察研究對象從而得到有關(guān)信息。
實驗法：通過主支變革、控制研究對象來發(fā)現(xiàn)與確認事物間的因果關(guān)系。
文獻研究法：通過調(diào)查文獻來獲得資料，從而全面的、正確的了解掌握研究方法。
實證研究法：依據(jù)現(xiàn)有的科學(xué)理論和實踐的需要提出設(shè)計。
定性分析法：對研究對象進行“質(zhì)”的方面的研究，這個方法需要計算的數(shù)據(jù)較少。
定量分析法：通過具體的數(shù)字，使人們對研究對象的認識進一步精確化。
跨學(xué)科研究法：運用多學(xué)科的理論、方法和成果從整體上對某一課題進行研究。
功能分析法：這是社會科學(xué)用來分析社會現(xiàn)象的一種方法，從某一功能出發(fā)研究多個方面的影響。
模擬法：通過創(chuàng)設(shè)一個與原型相似的模型來間接研究原型某種特性的一種形容方法。
三、Optical Measurement Techniques for Optical Fiber and Waveguide Devices（論文提綱范文）
（1）基于超快光學(xué)技術(shù)的實時測量系統(tǒng)研究（論文提綱范文）
| 致謝 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 緒論 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超快光學(xué)技術(shù)簡介 |
| 1.2.1 色散傅里葉變換在實時測量中的優(yōu)勢 |
| 1.2.2 光學(xué)時間拉伸技術(shù)在測量高速信號中的優(yōu)勢 |
| 1.3 基于超快光學(xué)技術(shù)的實時測量系統(tǒng)及研究進展 |
| 1.3.1 超快實時成像系統(tǒng) |
| 1.3.2 實時光譜測量系統(tǒng) |
| 1.3.3 實時傳感系統(tǒng) |
| 1.4 本論文的結(jié)構(gòu)安排 |
| 2 超快光學(xué)技術(shù)理論與涉及的關(guān)鍵器件 |
| 2.1 色散傅里葉變換原理 |
| 2.1.1 色散傅里葉變換的實現(xiàn)條件 |
| 2.1.2 色散傅里葉變換的數(shù)學(xué)表達 |
| 2.2 光學(xué)時間拉伸技術(shù)原理 |
| 2.2.1 光學(xué)時間拉伸系統(tǒng)中的映射關(guān)系 |
| 2.2.2 光學(xué)時間拉伸過程的數(shù)學(xué)表達 |
| 2.2.3 光學(xué)時間拉伸系統(tǒng)中的非線性效應(yīng) |
| 2.3 超快光學(xué)技術(shù)中涉及的關(guān)鍵器件 |
| 2.3.1 用于產(chǎn)生超快激光的脈沖光源 |
| 2.3.2 馬赫-曾德爾調(diào)制器 |
| 2.3.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及光子時間拉伸模數(shù)轉(zhuǎn)換器 |
| 2.4 本章小結(jié) |
| 3 基于光學(xué)時間拉伸技術(shù)的實時器件表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于相位分集的實時器件表征原理 |
| 3.2.1 脈沖響應(yīng)和頻率響應(yīng) |
| 3.2.2 單電極雙輸出馬赫-曾德爾調(diào)制器 |
| 3.3 基于光學(xué)時間拉伸原理的待測器件實時表征系統(tǒng)實驗方案 |
| 3.3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) |
| 3.3.2 相位分集仿真 |
| 3.4 待測器件響應(yīng)的數(shù)字信號處理 |
| 3.4.1 時間序列分割和幀對齊 |
| 3.4.2 包絡(luò)修正與脈沖響應(yīng)定位 |
| 3.4.3 Tikhonov正則化 |
| 3.5 實驗結(jié)果與討論 |
| 3.5.1 相位分集測試 |
| 3.5.2 電放大器頻率響應(yīng)測試 |
| 3.5.3 討論 |
| 3.6 本章小結(jié) |
| 4 基于差分光學(xué)時間拉伸技術(shù)的瞬時頻率測量 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 差分光學(xué)時間拉伸技術(shù)實現(xiàn)原理 |
| 4.2.1 雙輸出推挽式馬赫-曾德爾調(diào)制器 |
| 4.2.2 差分光電探測 |
| 4.3 瞬時頻率測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu) |
| 4.4 實驗結(jié)果與討論 |
| 4.4.1 單音信號測量 |
| 4.4.2 雙音信號測量 |
| 4.4.3 討論 |
| 4.5 本章小結(jié) |
| 5 基于頻譜整形和頻時映射原理的實時應(yīng)力傳感系統(tǒng) |
| 5.1 引言 |
| 5.2 頻譜整形和頻時映射原理 |
| 5.3 基于由PM-PCF構(gòu)成的Sagnac干涉儀和頻時映射原理的實時應(yīng)力解調(diào)系統(tǒng) |
| 5.3.1 保偏光子晶體光纖 |
| 5.3.2 光纖Sagnac干涉儀原理 |
| 5.3.3 基于PM-PCF的 Sagnac干涉儀原理與制作 |
| 5.3.4 基于PM-PCF的 Sagnanc干涉儀用于實時應(yīng)力解調(diào)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) |
| 5.3.5 實驗結(jié)果與分析 |
| 5.4 基于單模-兩模-單模光纖濾波器和頻時映射原理的實時應(yīng)力解調(diào)系統(tǒng) |
| 5.4.1 少模光纖 |
| 5.4.2 光纖M-Z干涉儀原理 |
| 5.4.3 單模-兩模-單模光纖濾波器原理與制作 |
| 5.4.4 基于自制單模-兩模-單模光纖濾波器的實時應(yīng)力解調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) |
| 5.4.5 實驗結(jié)果與分析 |
| 5.5 本章小結(jié) |
| 6 總結(jié)與展望 |
| 6.1 本論文的研究內(nèi)容與成果 |
| 6.2 下一步擬進行的工作 |
| 參考文獻 |
| 附錄 A 縮略語 |
| 作者簡歷及攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果 |
| 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集 |
（2）用于微型光譜儀的寬波段陣列波導(dǎo)光柵的設(shè)計與優(yōu)化（論文提綱范文）
| 致謝 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 緒論 |
| 1.1 研究背景及意義 |
| 1.2 經(jīng)典光譜儀 |
| 1.2.1 棱鏡色散型光譜儀 |
| 1.2.2 光柵色散型光譜儀 |
| 1.3 微型光譜儀及其發(fā)展現(xiàn)狀 |
| 1.3.1 早期的微型光譜儀 |
| 1.3.2 基于平面光波導(dǎo)技術(shù)的芯片級光譜儀 |
| 1.4 本文的主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排 |
| 第2章 光波導(dǎo)理論及陣列波導(dǎo)光柵基本原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光波導(dǎo)理論 |
| 2.2.1 平板波導(dǎo) |
| 2.2.2 矩形波導(dǎo) |
| 2.3 陣列波導(dǎo)光柵的基本原理 |
| 2.3.1 羅蘭圓原理 |
| 2.3.2 光柵方程 |
| 2.3.3 角色散方程 |
| 2.3.4 自由光譜區(qū)(FSR) |
| 2.4 陣列波導(dǎo)光柵的性能指標(biāo) |
| 2.4.1 插入損耗 |
| 2.4.2 通道損耗非均勻性 |
| 2.4.3 通道串?dāng)_ |
| 2.4.4 帶寬 |
| 2.4.5 偏振相關(guān)性 |
| 2.5 本章小結(jié) |
| 第3章 寬波段陣列波導(dǎo)光柵的設(shè)計 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 AWG設(shè)計流程 |
| 3.3 寬波段20 通道AWG的參數(shù)設(shè)計 |
| 3.3.1 波導(dǎo)材料的選擇 |
| 3.3.2 波導(dǎo)寬度及有效折射率 |
| 3.3.3 陣列波導(dǎo)間距dg及輸出波導(dǎo)間距do |
| 3.3.4 衍射級數(shù)m及自由光譜區(qū)FSR |
| 3.3.5 相鄰陣列波導(dǎo)長度差?L及平板波導(dǎo)焦距f |
| 3.3.6 陣列波導(dǎo)數(shù)N_g |
| 3.4 陣列波導(dǎo)光柵的理論建模 |
| 3.5 S型類反對稱AWG版圖結(jié)構(gòu)設(shè)計流程 |
| 3.5.1 馬鞍形AWG版圖結(jié)構(gòu) |
| 3.5.2 S型類反對稱AWG的版圖結(jié)構(gòu) |
| 3.5.3 S型類反對結(jié)構(gòu)版圖生成流程 |
| 3.6 本章小結(jié) |
| 第4章 微型陣列波導(dǎo)光柵的設(shè)計與優(yōu)化分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 器件尺寸 |
| 4.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)對版圖幾何特性的影響 |
| 4.4 陣列波導(dǎo)光柵的尺寸優(yōu)化算法 |
| 4.4.1 粒子群算法思想的起源 |
| 4.4.2 標(biāo)準(zhǔn)粒子群優(yōu)化算法工作原理 |
| 4.4.3 約束優(yōu)化問題的罰函數(shù)處理 |
| 4.4.4 約束優(yōu)化的改進粒子群算法 |
| 4.5 針對陣列波導(dǎo)光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化分析 |
| 4.5.1 優(yōu)化問題的描述 |
| 4.5.2 典型案例的優(yōu)化分析 |
| 4.5.3 寬波段AWG器件尺寸優(yōu)化設(shè)計 |
| 4.6 本章小結(jié) |
| 第5章 寬波段陣列波導(dǎo)光柵的制備及測試 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 掩埋型SiO_2光波導(dǎo)主要制作工藝 |
| 5.2.1 薄膜沉積工藝 |
| 5.2.2 接觸式光刻工藝 |
| 5.2.3 刻蝕工藝 |
| 5.2.4 AWG制備結(jié)果 |
| 5.3 AWG測試 |
| 5.3.1 測試裝置 |
| 5.3.2 通光測試 |
| 5.3.3 AWG芯片測試結(jié)果 |
| 5.4 本章小結(jié) |
| 第6章 總結(jié)與展望 |
| 6.1 總結(jié) |
| 6.2 展望 |
| 參考文獻 |
| 個人簡歷及攻讀學(xué)位期間取得的科研成果 |
（3）微納尺度幾種光致力驅(qū)動及其機理研究（論文提綱范文）
| 致謝 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 緒論 |
| 1.1 本課題研究目的與意義 |
| 1.2 光致力發(fā)展歷史 |
| 1.3 光與物質(zhì)直接作用力 |
| 1.3.1 光鑷 |
| 1.3.2 光推力與光拉力 |
| 1.3.3 光側(cè)向力 |
| 1.3.4 光旋轉(zhuǎn)扭矩 |
| 1.4 光與物質(zhì)間接作用力 |
| 1.4.1 光泳力 |
| 1.4.2 光熱電泳力 |
| 1.4.3 光敏聚合物彈性力 |
| 1.4.4 光致噴射推進力 |
| 1.5 光致力應(yīng)用發(fā)展 |
| 1.6 本論文研究內(nèi)容 |
| 2 微納尺度光致力研究方法 |
| 2.1 電磁學(xué)仿真計算以及光力計算方法 |
| 2.1.1 微納結(jié)構(gòu)電磁學(xué)仿真計算 |
| 2.1.2 光力計算方法 |
| 2.2 熱學(xué)仿真計算以及光泳力計算方法 |
| 2.3 結(jié)構(gòu)力學(xué)仿真計算以及機械彈性波計算方法 |
| 2.4 微納光纖以及微米金片制備 |
| 2.5 光鑷中光力實驗測量方法 |
| 2.6 本章小結(jié) |
| 3 微納光纖上光泳拉力以及光推力協(xié)同效應(yīng) |
| 3.1 空氣環(huán)境錐形光纖上光致微米金片往復(fù)運動 |
| 3.1.1 錐形光纖制備與特性以及微米金片合成 |
| 3.1.2 錐形光纖上微米金片光驅(qū)動實驗 |
| 3.2 微米金片推拉效應(yīng)機理 |
| 3.2.1 微米金片光推力以及光拉力 |
| 3.2.2 微米金片光泳拉力 |
| 3.2.3 微米金片光推力與光泳拉力協(xié)同作用 |
| 3.3 本章小結(jié) |
| 4 微納光纖上光致蘭姆波驅(qū)動馬達 |
| 4.1 微納光纖上微米金片光熱膨脹與收縮運動 |
| 4.1.1 電子顯微鏡實時觀察微米金片光熱膨脹運動 |
| 4.1.2 微納尺度金熱膨脹系數(shù)測定 |
| 4.2 微納光纖上光致微米金片步進旋轉(zhuǎn)運動 |
| 4.2.1 空氣環(huán)境以及真空環(huán)境金片周期旋轉(zhuǎn) |
| 4.2.2 金片以亞納米精度步進運動 |
| 4.2.3 旋轉(zhuǎn)微鏡實現(xiàn)光束偏轉(zhuǎn)掃描 |
| 4.2.4 微米金片與微納光纖間粘附力 |
| 4.3 微米金片旋轉(zhuǎn)運動機理 |
| 4.3.1 微米金片等離子增強光熱效應(yīng) |
| 4.3.2 脈沖激光激發(fā)金片表面聲波 |
| 4.3.3 表面聲波聯(lián)合范德華粘附力實現(xiàn)金片步進旋轉(zhuǎn)運動 |
| 4.4 本章小結(jié) |
| 5 片上微型光鑷 |
| 5.1 基于高數(shù)值孔徑會聚光柵單光束片上光鑷 |
| 5.1.1 高數(shù)值孔徑會聚光柵片上光鑷芯片設(shè)計 |
| 5.1.2 高數(shù)值孔徑會聚光柵片上光鑷芯片加工 |
| 5.1.3 高數(shù)值孔徑會聚光柵片上光鑷芯片測試 |
| 5.1.4 基于會聚光柵片上光鑷光力與光阱勢能計算 |
| 5.2 基于自由曲面光學(xué)雙光束片上光鑷 |
| 5.2.1 集成會聚反射鏡交叉雙光束片上光鑷 |
| 5.2.2 片上光鑷實驗表征 |
| 5.2.3 單個微球捕獲 |
| 5.2.4 雙微球捕獲以及微球間相互作用研究 |
| 5.3 本章小結(jié) |
| 6 總結(jié)與展望 |
| 參考文獻 |
| 作者簡歷 |
| 攻讀博士期間所取得的科研成果 |
（4）點衍射干涉儀衍射波矢量分析及納米線波導(dǎo)衍射元件的研究（論文提綱范文）
| 致謝 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 緒論 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 點衍射干涉儀研究歷程 |
| 1.2.1 共路點衍射干涉儀 |
| 1.2.2 非共路點衍射干涉儀 |
| 1.3 點衍射干涉儀的衍射元件及分析研究 |
| 1.3.1 共路點衍射干涉儀的衍射元件及分析研究 |
| 1.3.2 非共路點衍射干涉儀的衍射元件及分析研究 |
| 1.4 本文主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點 |
| 1.4.1 主要研究內(nèi)容 |
| 1.4.2 主要創(chuàng)新點 |
| 2 衍射波矢量分析的理論與方法 |
| 2.1 光與衍射結(jié)構(gòu)的作用——基于電磁場數(shù)值方法的近場仿真 |
| 2.1.1 電磁場的時域有限差分方法 |
| 2.1.2 基于電磁場FDTD方法仿真近場衍射波 |
| 2.1.3 衍射問題中的光源建模 |
| 2.2 衍射波近遠場傳播——基于矢量衍射理論 |
| 2.2.1 基爾霍夫衍射理論 |
| 2.2.2 場等效原理 |
| 2.2.3 衍射波的近場遠推 |
| 2.3 遠場衍射波的質(zhì)量分析 |
| 2.3.1 遠場衍射波的振幅分析 |
| 2.3.2 遠場遠射波的位相分析 |
| 2.4 本章小結(jié) |
| 3 基于波導(dǎo)理論的針孔衍射波分析 |
| 3.1 針孔中的光場——基于波導(dǎo)理論求解 |
| 3.1.1 理想金屬波導(dǎo)的模場求解 |
| 3.1.2 針孔中的光場——波導(dǎo)理論與電磁場數(shù)值方法的求解對比 |
| 3.2 針孔的傳導(dǎo)截止效應(yīng)——基于波導(dǎo)的傳輸特性 |
| 3.2.1 圓形金屬波導(dǎo)的傳輸特性 |
| 3.2.2 針孔的傳導(dǎo)截止效應(yīng) |
| 3.3 針孔衍射波的性質(zhì)分析 |
| 3.3.1 針孔模式場的衍射波求解 |
| 3.3.2 針孔模式場的衍射波分析 |
| 3.4 本章小節(jié) |
| 4 微納光波導(dǎo)的衍射波分析 |
| 4.1 微納光波導(dǎo)的傳輸特性和衍射波分析方法 |
| 4.1.1 基于本征模有限差分方法求解模場和傳輸特性 |
| 4.1.2 微納光波導(dǎo)的衍射波分析流程 |
| 4.2 微納光纖的衍射波分析 |
| 4.2.1 微納光纖的模場和傳輸特性 |
| 4.2.2 微納光纖的衍射波 |
| 4.2.3 微納光纖的衍射波波前誤差 |
| 4.3 納米線波導(dǎo)的衍射波分析 |
| 4.3.1 納米線波導(dǎo)的模場和傳輸特性 |
| 4.3.2 納米線波導(dǎo)的衍射波 |
| 4.3.3 納米線波導(dǎo)的衍射波波前誤差 |
| 4.3.4 納米線波導(dǎo)衍射波的優(yōu)化討論 |
| 4.4 本章小結(jié) |
| 5 基于納米線波導(dǎo)的衍射元件設(shè)計與加工制作 |
| 5.1 基于納米線波導(dǎo)的衍射元件結(jié)構(gòu) |
| 5.2 納米線波導(dǎo)彎曲部分的分析設(shè)計 |
| 5.3 納米線波導(dǎo)的耦合器設(shè)計 |
| 5.4 基于納米線波導(dǎo)的衍射元件的加工與耦合測試 |
| 5.4.1 納米線波導(dǎo)衍射元件的加工流程 |
| 5.4.2 納米線波導(dǎo)衍射元件的耦合測試 |
| 5.5 本章小結(jié) |
| 6 總結(jié)與展望 |
| 6.1 本文工作總結(jié) |
| 6.2 未來工作展望 |
| 參考文獻 |
| 作者簡歷及在學(xué)期間所取得的科研成果 |
（5）硅基光開關(guān)與光調(diào)制器件研究（論文提綱范文）
| 致謝 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 縮寫和符號清單 |
| 1 緒論 |
| 1.1 硅基光子學(xué) |
| 1.2 硅基光調(diào)制技術(shù) |
| 1.3 可重構(gòu)光開關(guān)技術(shù) |
| 1.4 本文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點 |
| 1.4.1 主要內(nèi)容 |
| 1.4.2 主要創(chuàng)新點 |
| 2 硅基集成光電子器件的理論、仿真與工藝 |
| 2.1 光學(xué)仿真方法 |
| 2.1.1 光波導(dǎo)模式理論 |
| 2.1.2 硅波導(dǎo)模式仿真與計算 |
| 2.1.3 光場傳輸仿真與計算 |
| 2.2 馬赫曾德爾結(jié)構(gòu)的基本特性 |
| 2.3 有機電光材料 |
| 2.4 工藝制備方法 |
| 2.5 本章小結(jié) |
| 3 硅-有機混合的新型MZI電光調(diào)制器 |
| 3.1 硅-有機混合電光調(diào)制器的原理 |
| 3.2 硅-有機混合電光調(diào)制器研究現(xiàn)狀 |
| 3.3 材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計 |
| 3.3.1 材料性能 |
| 3.3.2 基于亞波長光柵結(jié)構(gòu)的硅-有機混合型MZI電光調(diào)制器 |
| 3.3.3 基于等離激元波導(dǎo)的低損耗硅-有機混合MZI電光調(diào)制器 |
| 3.4 制作與極化 |
| 3.5 測試與分析 |
| 3.6 本章小結(jié) |
| 4 低隨機相位誤差2×2 MZI光開關(guān)單元 |
| 4.1 硅光開關(guān)單元的研究現(xiàn)狀 |
| 4.2 基于展寬相移區(qū)的低隨機相位誤差2×2 MZI光開關(guān) |
| 4.2.1 器件設(shè)計 |
| 4.2.2 器件制作 |
| 4.2.3 器件測試與分析 |
| 4.3 基于寬度漸變歐拉彎曲波導(dǎo)的低隨機相位誤差2×2 MZI光開關(guān) |
| 4.3.1 器件設(shè)計 |
| 4.3.2 器件測試與分析 |
| 4.4 基于新型MMI結(jié)構(gòu)的低隨機相位誤差2×2 MZI光開關(guān) |
| 4.5 本章小結(jié) |
| 5 無校準(zhǔn)的MZI光開關(guān)陣列 |
| 5.1 開關(guān)陣列的基本特性與研究現(xiàn)狀 |
| 5.2 基于Benes拓撲結(jié)構(gòu)的無校準(zhǔn)4×4 MZI光開關(guān)陣列 |
| 5.2.1 無校準(zhǔn)4×4 MZI光開關(guān)陣列的設(shè)計 |
| 5.2.2 測試與分析 |
| 5.3 基于Benes拓撲結(jié)構(gòu)的無校準(zhǔn)8×8 MZI光開關(guān)陣列 |
| 5.3.1 無校準(zhǔn)8×8 MZI光開關(guān)陣列的設(shè)計 |
| 5.3.2 測試與分析 |
| 5.4 基于Benes拓撲結(jié)構(gòu)的無校準(zhǔn)16×16 MZI光開關(guān)陣列 |
| 5.4.1 無校準(zhǔn)16×16 MZI光開關(guān)陣列的設(shè)計 |
| 5.4.2 測試與分析 |
| 5.5 N×N Benes開關(guān)陣列與隨機相位誤差的關(guān)系分析 |
| 5.6 本章小結(jié) |
| 6 總結(jié)與展望 |
| 參考文獻 |
| 作者簡介 |
（6）面向多維復(fù)用的硅基亞波長結(jié)構(gòu)集成光子器件研究（論文提綱范文）
| 致謝 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 縮寫和符號清單 |
| 1 緒論 |
| 1.1 硅基集成光子學(xué)概述 |
| 1.2 光互聯(lián)中的多維復(fù)用 |
| 1.2.1 波分復(fù)用技術(shù)概述 |
| 1.2.2 偏振復(fù)用技術(shù)概述 |
| 1.2.3 模式復(fù)用技術(shù)概述 |
| 1.2.4 空間多維光通信技術(shù)概述 |
| 1.3 硅基亞波長結(jié)構(gòu)集成光子器件的產(chǎn)生與發(fā)展 |
| 1.4 本文內(nèi)容和創(chuàng)新點 |
| 2 硅基納米波導(dǎo)與硅基亞波長結(jié)構(gòu)的特性分析與數(shù)值仿真方法 |
| 2.1 硅基納米波導(dǎo)的特性分析 |
| 2.1.1 基于有限差分頻域方法的模式特性分析 |
| 2.1.2 基于有限差分時域方法的傳輸特性分析 |
| 2.2 硅基亞波長結(jié)構(gòu)的特性分析 |
| 2.2.1 基于等效介質(zhì)理論的折射率特性分析 |
| 2.2.2 基于平面波展開方法的能帶特性分析 |
| 2.3 本章小結(jié) |
| 3 硅基集成光子器件的制作與測試 |
| 3.1 硅基集成光子器件的制作流程 |
| 3.2 基于光柵耦合器的垂直耦合測試系統(tǒng) |
| 3.3 本章小結(jié) |
| 4 基于各向異性調(diào)控與色散調(diào)控的硅基偏振維度相關(guān)器件 |
| 4.1 基于亞波長光柵異質(zhì)結(jié)的超寬帶硅基偏振分束器 |
| 4.1.1 超寬帶硅基偏振分束器設(shè)計 |
| 4.1.2 器件制作與性能測試 |
| 4.1.3 各類硅基偏振分束器的性能對比 |
| 4.2 基于亞波長光柵/彎曲波導(dǎo)混合結(jié)構(gòu)的超寬帶硅基起偏器 |
| 4.2.1 超寬帶硅基起偏器設(shè)計 |
| 4.2.2 器件制作與性能測試 |
| 4.2.3 各類硅基起偏器的性能對比 |
| 4.3 基于亞波長光柵/缺角波導(dǎo)混合結(jié)構(gòu)的超寬帶硅基偏振旋轉(zhuǎn)器 |
| 4.3.1 超寬帶硅基偏振旋轉(zhuǎn)器設(shè)計 |
| 4.3.2 各類硅基偏振旋轉(zhuǎn)器的性能對比 |
| 4.4 本章小結(jié) |
| 5 基于等效介質(zhì)折射率調(diào)控的硅基模式維度相關(guān)器件 |
| 5.1 基于浙變折射率模式轉(zhuǎn)換器的硅基多模波導(dǎo)彎曲結(jié)構(gòu) |
| 5.1.1 多模彎曲傳輸中的模間串?dāng)_問題 |
| 5.1.2 硅基多模波導(dǎo)彎曲結(jié)構(gòu)設(shè)計 |
| 5.1.3 低串?dāng)_彎曲結(jié)構(gòu)連接的4通道模式復(fù)用系統(tǒng)測試 |
| 5.1.4 各類硅基多模波導(dǎo)彎曲結(jié)構(gòu)的性能對比 |
| 5.2 基于Maxwell魚眼透鏡的硅基多模波導(dǎo)交叉結(jié)構(gòu) |
| 5.2.1 多模交叉?zhèn)鬏斨械哪Ｊ较嚓P(guān)損耗問題 |
| 5.2.2 硅基多模波導(dǎo)交叉結(jié)構(gòu)設(shè)計 |
| 5.2.3 低損耗交叉結(jié)構(gòu)連接的2通道模式復(fù)用系統(tǒng)測試 |
| 5.2.4 各類硅基多模波導(dǎo)交叉結(jié)構(gòu)的性能對比 |
| 5.3 基于等效介質(zhì)薄膜分束鏡的硅基多模波導(dǎo)功分器 |
| 5.3.1 多模分束傳輸中的模間串?dāng)_問題 |
| 5.3.2 硅基多模波導(dǎo)功分器設(shè)計 |
| 5.3.3 各類硅基多模波導(dǎo)功分器的性能對比 |
| 5.4 本章小結(jié) |
| 6 基于連續(xù)區(qū)束縛態(tài)的硅基超光柵 |
| 6.1 連續(xù)區(qū)束縛態(tài)簡介 |
| 6.2 面向波長維度調(diào)控的硅基超光柵濾波器 |
| 6.2.1 硅基超光柵濾波器設(shè)計 |
| 6.2.2 器件制作與性能測試 |
| 6.2.3 各類硅基光學(xué)濾波器的性能對比 |
| 6.3 面向空間多維光通信的硅基超光柵光學(xué)天線 |
| 6.3.1 硅基超光柵光學(xué)天線設(shè)計 |
| 6.3.2 器件制作與性能測試 |
| 6.3.3 各類硅基光柵天線的性能對比 |
| 6.4 本章小結(jié) |
| 7 總結(jié)與展望 |
| 參考文獻 |
| 作者簡歷 |
| 作者在學(xué)期間取得的科研成果 |
（7）光通信系統(tǒng)中亞波長光柵分束器及屋形諧振腔的研究（論文提綱范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符號說明 |
| 第一章 緒論 |
| 1.1 論文研究背景 |
| 1.2 論文研究的意義 |
| 1.3 論文結(jié)構(gòu)安排 |
| 參考文獻 |
| 第二章 亞波長光柵的研究進展及應(yīng)用 |
| 2.1 基于亞波長光柵的高反射鏡 |
| 2.2 基于亞波長光柵的抗反射表面 |
| 2.3 基于亞波長光柵的光波導(dǎo) |
| 2.4 基于亞波長光柵的偏振控制器件 |
| 2.5 基于亞波長光柵的相位控制器件 |
| 2.6 基于亞波長光柵的耦合器 |
| 2.7 基于亞波長光柵的濾波器 |
| 2.8 亞波長光柵的應(yīng)用前景 |
| 2.9 本章小結(jié) |
| 參考文獻 |
| 第三章 亞波長光柵的嚴(yán)格耦合波分析法及器件設(shè)計方法 |
| 3.1 周期結(jié)構(gòu)亞波長光柵的嚴(yán)格耦合波分析法 |
| 3.1.1 一維條形周期結(jié)構(gòu)亞波長光柵的嚴(yán)格耦合波分析 |
| 3.1.2 二維塊狀周期結(jié)構(gòu)亞波長光柵的嚴(yán)格耦合波分析 |
| 3.2 基于亞波長光柵的光學(xué)器件設(shè)計方法 |
| 3.2.1 基于一維條形亞波長光柵的器件設(shè)計 |
| 3.2.2 基于二維塊狀亞波長光柵的器件設(shè)計 |
| 3.3 本章小結(jié) |
| 參考文獻 |
| 第四章 一維亞波長光柵分束器的研究 |
| 4.1 基于一維亞波長光柵的功率分束器 |
| 4.1.1 透射光為平行光束的功率分束器 |
| 4.1.2 基于一維亞波長光柵的合束器 |
| 4.1.3 透射光為會聚光束的功率分束器 |
| 4.1.4 一維條形亞波長光柵雙焦透鏡 |
| 4.2 基于一維亞波長光柵的偏振分束器 |
| 4.2.1 偏振分束器模型 |
| 4.2.2 偏振分束器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 |
| 4.2.3 偏振分束器的仿真驗證 |
| 4.3 本章小結(jié) |
| 參考文獻 |
| 第五章 二維亞波長光柵分束器的研究 |
| 5.1 基于二維亞波長光柵的1×N功率分束器 |
| 5.1.1 具有會聚功能的透射型1×N功率分束器模型 |
| 5.1.2 1×N功率分束器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 |
| 5.1.3 1×N功率分束器的仿真驗證 |
| 5.1.4 一種1×9功率分束器 |
| 5.2 基于二維亞波長光柵的柱面透鏡、柱面反射鏡 |
| 5.2.1 柱面透鏡和柱面反射鏡模型 |
| 5.2.2 柱面透鏡和柱面反射鏡的設(shè)計與仿真 |
| 5.2.3 柱面透鏡的實驗驗證 |
| 5.3 基于二維亞波長光柵的柱面分束透鏡 |
| 5.4 基于二維亞波長光柵的光束偏轉(zhuǎn)器 |
| 5.4.1 光束偏轉(zhuǎn)器模型及光束控制機理 |
| 5.4.2 光束偏轉(zhuǎn)器的性能仿真 |
| 5.4.3 光束偏轉(zhuǎn)器的實驗驗證 |
| 5.5 本章小結(jié) |
| 參考文獻 |
| 第六章 光柵功率分束器與光探測器陣列集成的研究 |
| 6.1 單行載流子光探測器原理 |
| 6.2 與亞波長光柵功率分束器集成的光探測器陣列結(jié)構(gòu) |
| 6.3 1×N光柵功率分束器的設(shè)計與制備 |
| 6.4 集成光探測器陣列的設(shè)計與制備 |
| 6.5 集成光探測器陣列的性能測試 |
| 6.5.1 暗電流測試 |
| 6.5.2 頻率響應(yīng)特性測試 |
| 6.5.3 交流飽和特性測試 |
| 6.6 本章小結(jié) |
| 參考文獻 |
| 第七章 屋形光學(xué)諧振腔的研究 |
| 7.1 一種屋形光學(xué)諧振腔 |
| 7.1.1 屋形諧振腔的結(jié)構(gòu)及分析 |
| 7.1.2 屋形諧振腔的模式特性 |
| 7.2 一種錐頂形光學(xué)諧振腔 |
| 7.2.1 錐頂形諧振腔結(jié)構(gòu)及分析 |
| 7.2.2 錐頂形諧振腔的模式特性 |
| 7.3 本章小結(jié) |
| 參考文獻 |
| 第八章 總結(jié)與展望 |
| 8.1 總結(jié) |
| 8.2 展望 |
| 致謝 |
| 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及申請的專利 |
| 學(xué)術(shù)論文 |
| 申請專利 |
（8）硅基真空態(tài)量子隨機數(shù)發(fā)生器的關(guān)鍵技術(shù)研究（論文提綱范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 緒論 |
| 1.1 選題背景與研究意義 |
| 1.2 集成化真空態(tài)量子隨機數(shù)發(fā)生器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 |
| 1.3 本文研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排 |
| 第二章 基于真空散粒噪聲的量子隨機數(shù)發(fā)生器 |
| 2.1 量子熵源及特性分析 |
| 2.2 真空態(tài)量子隨機數(shù)發(fā)生器基本知識 |
| 2.2.1 隨機數(shù)生成方案 |
| 2.2.2 量子條件最小熵 |
| 2.2.3 隨機數(shù)生成速率 |
| 2.3 隨機數(shù)性能分析 |
| 2.4 本章小結(jié) |
| 第三章 硅基真空態(tài)量子隨機數(shù)發(fā)生器的實驗研究 |
| 3.1 硅基集成的光學(xué)器件 |
| 3.2 硅基真空態(tài)量子隨機數(shù)發(fā)生器的實驗實現(xiàn) |
| 3.2.1 實驗裝置 |
| 3.2.2 實驗關(guān)鍵技術(shù) |
| 3.3 實驗結(jié)果和分析 |
| 3.3.1 功率譜密度 |
| 3.3.2 后處理 |
| 3.4 本章小結(jié) |
| 第四章 總結(jié)與展望 |
| 4.1 工作總結(jié) |
| 4.2 未來工作展望 |
| 參考文獻 |
| 致謝 |
| 攻讀碩士期間發(fā)表論文情況 |
（9）光載射頻信號處理若干技術(shù)及應(yīng)用研究（論文提綱范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 緒論 |
| 1.1 光載射頻信號處理的研究背景和意義 |
| 1.2 光載射頻通信的發(fā)展動態(tài)及技術(shù)優(yōu)勢 |
| 1.2.1 光載射頻信號處理與光載射頻通信的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 |
| 1.2.2 光載射頻通信技術(shù)的未來發(fā)展趨勢 |
| 1.2.3 光載射頻通信技術(shù)面臨的挑戰(zhàn) |
| 1.2.4 射頻光子信號處理在雷達系統(tǒng)中的應(yīng)用及發(fā)展前景 |
| 1.3 論文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排 |
| 參考文獻 |
| 第二章 光載射頻信號處理的理論基礎(chǔ) |
| 2.1 RoF系統(tǒng)中光載射頻信號的產(chǎn)生 |
| 2.1.1 光載射頻通信系統(tǒng)中的調(diào)制器 |
| 2.1.2 雙光源外差混頻技術(shù) |
| 2.2 光電上變頻和下變頻技術(shù) |
| 2.2.1 MZM實現(xiàn)上變頻 |
| 2.2.2 EAM實現(xiàn)上變頻 |
| 2.2.3 光電下變頻技術(shù) |
| 2.3 射頻信號的光域調(diào)制與解調(diào)技術(shù) |
| 2.3.1 光載射頻信號的直接調(diào)制技術(shù) |
| 2.3.2 光載射頻信號的外調(diào)制技術(shù) |
| 2.3.3 光載射頻信號的包絡(luò)檢波解調(diào) |
| 2.4 光載射頻通信鏈路中的信號失真原因及分析 |
| 2.4.1 諧波失真問題研究 |
| 2.4.2 RoF系統(tǒng)光纖鏈路中的傳輸色散 |
| 2.4.3 RoF鏈路中的噪聲產(chǎn)生原因及特性分析 |
| 2.5 本章小結(jié) |
| 參考文獻 |
| 第三章 多信道高譜效相干光載射頻通信系統(tǒng) |
| 3.1 基于串聯(lián)單邊帶調(diào)制的光載射頻信號產(chǎn)生 |
| 3.1.1 光載射頻信號串聯(lián)單邊帶調(diào)制的方案設(shè)計 |
| 3.1.2 光載射頻信號串聯(lián)單邊帶調(diào)制的數(shù)學(xué)模型與理論推導(dǎo) |
| 3.2 基于光正交單邊帶復(fù)用的光載射頻信號產(chǎn)生 |
| 3.2.1 光載射頻信號正交單邊帶復(fù)用的方案設(shè)計 |
| 3.2.2 光載射頻信號正交單邊帶復(fù)用的理論推導(dǎo)與分析 |
| 3.3 多信道高譜效相干光載射頻通信系統(tǒng)仿真與實驗研究 |
| 3.3.1 相干光載射頻通信系統(tǒng)仿真研究 |
| 3.3.2 多模態(tài)相干光載射頻通信系統(tǒng)的設(shè)計及實驗平臺的建立 |
| 3.3.3 基于數(shù)字信號處理的光載射頻通信相干接收與信號解調(diào)恢復(fù) |
| 3.3.4 多信道高譜效光載射頻通信系統(tǒng)實驗結(jié)果及性能分析 |
| 3.4 本章小結(jié) |
| 參考文獻 |
| 第四章 基于硅基光電子的相干光載射頻通信集成收發(fā)機 |
| 4.1 高Q值超窄帶的光帶通濾波器設(shè)計 |
| 4.1.1 基于硅基單微環(huán)的波長選擇性光帶通濾波器 |
| 4.1.2 基于串聯(lián)多微環(huán)的可調(diào)諧超窄帶光帶通濾波器 |
| 4.2 基于硅基濾波器和硅基調(diào)制器的集成光載射頻信號發(fā)射機設(shè)計 |
| 4.2.1 硅基雙電極馬赫-曾德爾調(diào)制器的設(shè)計與實現(xiàn) |
| 4.2.2 硅基集成多信道光載射頻信號發(fā)射機設(shè)計與實現(xiàn) |
| 4.2.3 硅基光載射頻信號發(fā)射機的仿真驗證及結(jié)果分析 |
| 4.3 基于集成發(fā)射機的相干光載射頻通信系統(tǒng) |
| 4.3.1 集成相干光載射頻信號發(fā)射機的實現(xiàn) |
| 4.3.2 光載射頻通信系統(tǒng)性能驗證及結(jié)果分析 |
| 4.4 光載射頻通信集成數(shù)字相干光接收機前端設(shè)計 |
| 4.4.1 集成數(shù)字相干光接收機的方案設(shè)計 |
| 4.4.2 集成數(shù)字相干光接收機前端的設(shè)計結(jié)構(gòu) |
| 4.4.3 數(shù)字相干光接收機前端模塊的性能參數(shù)指標(biāo) |
| 4.5 本章小結(jié) |
| 參考文獻 |
| 第五章 基于DP-DPMZM和SOA-MZI的光載射頻信號處理技術(shù) |
| 5.1 基于DP-DPMZM的光載射頻信號移相與倍頻方案 |
| 5.1.1 基于DP-DPMZM倍頻相移方案的機理分析與數(shù)學(xué)模型 |
| 5.1.2 倍頻功能的數(shù)值仿真與驗證分析 |
| 5.1.3 移相功能的數(shù)值仿真結(jié)果及分析 |
| 5.1.4 基于DP-DPMZM的倍頻移相系統(tǒng)性能影響因素分析 |
| 5.2 基于MZM和SOA的射頻光子濾波器的設(shè)計方案 |
| 5.2.1 基于MZM和SOA的射頻光子濾波模塊設(shè)計 |
| 5.2.2 基于MZM和SOA的射頻光子濾波器仿真驗證及結(jié)果分析 |
| 5.2.3 射頻光子濾波器的應(yīng)用分析 |
| 5.3 基于SOA-MZI結(jié)構(gòu)的光載射頻信號移相器設(shè)計 |
| 5.3.1 光載射頻信號移相的機理特點及典型設(shè)計方案分析 |
| 5.3.2 基于SOA-MZI結(jié)構(gòu)的射頻光子移相器設(shè)計方案 |
| 5.3.3 基于SOA-MZI的光載射頻移相器仿真驗證及結(jié)果分析 |
| 5.4 本章小結(jié) |
| 參考文獻 |
| 第六章 總結(jié)與展望 |
| 6.1 本文研究成果 |
| 6.2 不足之處及改進措施 |
| 6.3 未來展望 |
| 附錄 |
| 縮略語 |
| 致謝 |
| 攻讀博士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果目錄 |
（10）血運光學(xué)傳感解調(diào)方法研究（論文提綱范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 緒論 |
| 1.1 研究背景和意義 |
| 1.1.1 血氧飽和度檢測技術(shù) |
| 1.1.2 光纖光柵解調(diào)技術(shù) |
| 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 |
| 1.2.1 血氧飽和度檢測技術(shù) |
| 1.2.2 光纖光柵解調(diào)技術(shù) |
| 1.2.3 微環(huán)諧振器 |
| 1.3 論文的主要工作內(nèi)容 |
| 1.4 論文的組織結(jié)構(gòu) |
| 第二章 耦合模理論及光纖光柵解調(diào)技術(shù) |
| 2.1 光纖耦合模理論 |
| 2.1.1 耦合模方程 |
| 2.1.2 雙波導(dǎo)耦合模理論 |
| 2.2 瓊斯矩陣算法理論 |
| 2.3 光纖布拉格光柵解調(diào)技術(shù) |
| 2.3.1 邊緣濾波法 |
| 2.3.2 匹配光柵法 |
| 2.3.3 可調(diào)諧濾波法 |
| 2.4 本章小結(jié) |
| 第三章 全光纖組合器件傳輸特性分析 |
| 3.1 全光纖單級馬赫曾德爾干涉結(jié)構(gòu)傳輸特性研究 |
| 3.1.1 全光纖單級馬赫曾德爾干涉結(jié)構(gòu)理論模型 |
| 3.1.2 解調(diào)特性仿真分析 |
| 3.2 全光纖多級馬赫曾德爾干涉結(jié)構(gòu)傳輸特性研究 |
| 3.2.1 全光纖多級馬赫曾德爾干涉結(jié)構(gòu)理論模型 |
| 3.2.2 解調(diào)特性仿真分析 |
| 3.3 全光纖微環(huán)諧振器傳輸特性研究 |
| 3.3.1 全光纖微環(huán)諧振器理論模型 |
| 3.3.2 解調(diào)特性仿真分析 |
| 3.4 本章小結(jié) |
| 第四章 基于微諧振環(huán)的全光纖雙路邊緣解調(diào)方案 |
| 4.1 基于微諧振環(huán)的全光纖雙路邊緣解調(diào)系統(tǒng)方案 |
| 4.1.1 全光纖雙路邊緣解調(diào)系統(tǒng) |
| 4.1.2 結(jié)構(gòu)模型與理論分析 |
| 4.2 解調(diào)特性仿真分析 |
| 4.2.1 微環(huán)累計相位與干涉臂相位差對解調(diào)特性的影響 |
| 4.2.2 微環(huán)耦合系數(shù)對解調(diào)特性的影響 |
| 4.2.3 光纖耦合器耦合角對解調(diào)特性的影響 |
| 4.2.4 微環(huán)傳輸損耗因子對解調(diào)特性的影響 |
| 4.3 基于LabVIEW的光柵傳感器上位機溫度監(jiān)測軟件 |
| 4.3.1 LabVIEW圖形化編程介紹 |
| 4.3.2 軟件系統(tǒng)功能設(shè)計 |
| 4.4 本章小結(jié) |
| 第五章 適用于皮瓣血運檢測的光學(xué)傳感系統(tǒng)方案 |
| 5.1 皮瓣血運檢測光學(xué)傳感系統(tǒng)整體框圖 |
| 5.2 雙波長多探測器的全方位血氧飽和度測量方案 |
| 5.2.1 光學(xué)組織傳播理論 |
| 5.2.2 全方位血氧飽和度測量理論模型 |
| 5.2.3 全方位血氧飽和度測量系統(tǒng)方案 |
| 5.3 溫度在線監(jiān)測方案 |
| 5.4 傳感系統(tǒng)實驗數(shù)據(jù)分析 |
| 5.5 本章小結(jié) |
| 第六章 總結(jié)與展望 |
| 6.1 總結(jié) |
| 6.2 展望 |
| 參考文獻 |
| 致謝 |
| 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文情況 |
四、Optical Measurement Techniques for Optical Fiber and Waveguide Devices（論文參考文獻）
- [1]基于超快光學(xué)技術(shù)的實時測量系統(tǒng)研究[D]. 白卓婭. 北京交通大學(xué), 2021(02)
- [2]用于微型光譜儀的寬波段陣列波導(dǎo)光柵的設(shè)計與優(yōu)化[D]. 鄧鑫宸. 浙江大學(xué), 2021(01)
- [3]微納尺度幾種光致力驅(qū)動及其機理研究[D]. 盧錦勝. 浙江大學(xué), 2021(01)
- [4]點衍射干涉儀衍射波矢量分析及納米線波導(dǎo)衍射元件的研究[D]. 王晨. 浙江大學(xué), 2021(01)
- [5]硅基光開關(guān)與光調(diào)制器件研究[D]. 宋立甲. 浙江大學(xué), 2021(01)
- [6]面向多維復(fù)用的硅基亞波長結(jié)構(gòu)集成光子器件研究[D]. 許弘楠. 浙江大學(xué), 2021(01)
- [7]光通信系統(tǒng)中亞波長光柵分束器及屋形諧振腔的研究[D]. 武剛. 北京郵電大學(xué), 2021(01)
- [8]硅基真空態(tài)量子隨機數(shù)發(fā)生器的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 朱夢林. 北京郵電大學(xué), 2021(01)
- [9]光載射頻信號處理若干技術(shù)及應(yīng)用研究[D]. 陳光. 北京郵電大學(xué), 2021(01)
- [10]血運光學(xué)傳感解調(diào)方法研究[D]. 賀靜. 北京郵電大學(xué), 2021(01)