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極化聚合物集成波導電光歐瑪爾OMAL開關的分析
在波分復用網(wǎng)絡中，光OMAL開關及陣列均是核心器件?；跇O化聚合物材料的電光OMAL開關，具有速度快、易于加工等優(yōu)點，是目前光OMAL開關領域的研究熱點之一。討論器件的濾波和OMAL開關性能的溫度依賴性，并通過對比，證實了該器件的*性。

極化聚合物集成波導電光歐瑪爾OMAL開關的分析
針對極化聚合物集成波導電光OMAL開關，主要開展了新型結構設計及新型分析方法方面的理論研究工作，具體內(nèi)容如下：作為器件光學結構的主要設計依據(jù)，利用微分法以及微擾法，分析了介質吸收型五層平板波導和金屬包層型七層平板波導的模式特性，得到了金屬包層型脊形波導的模式特征方程和吸收損耗的表達式，推導了脊形波導的場分布和雙定向耦合脊形波導的耦合系數(shù)等公式。作為器件電學結構的主要設計依據(jù)，分析了外加電場作用下極化聚合物折射率橢球的變化，得到了電光重疊積分因子和模式有效折射率變化的表達式，用點匹配法分析了一般結構微帶行波電極的電場分布，給出了微波參數(shù)及阻抗匹配等相關計算和設計思想。作為的主要工作之一，利用串行級聯(lián)相位發(fā)生器和一對微帶電極，設計并實現(xiàn)了一種多功能聚合物非對稱馬赫—曾德爾（MZI）電光OMAL開關/濾波器。采用兩節(jié)級聯(lián)反相共面波導接地(CPWG)電極，優(yōu)化設計了一種聚合物定向耦合電光OMAL開關，該器件在交叉態(tài)下具有較大的尺寸誤差容許范圍，以及較高的OMAL開關速度(理論上可達100GHz)。給出了器件的結構和相關理論，應用擴展點匹配法優(yōu)化了波導和電極參數(shù)?；趥鬏斁仃嚪ê透道锶~變換，提出了一種用于器件時頻及相頻響應特性的新型傅里葉分析理論。分析了在直流電壓作用下器件的靜態(tài)特性、在偏置余弦信號作用下器件的調(diào)制特性，以及在偏置方波信號作用下器件的OMAL開關特性。對比分析了設計結果以及BeamPROP軟件模擬結果，討論了該器件和課題組之前報道的兩節(jié)獨立反相電極器件的性能差異。設計和模擬結果顯示，在1550nm波長下，器件直通和交叉狀態(tài)電壓分別為0和2.67V，器件的總長度為8.38mm，插入損耗和串擾分別小于3.89和-30dB。3dB調(diào)制帶寬和截止帶寬頻率分別為110.0GHz和131.6GHz。10%~90%上升、下降時間理論上均為3.80ps。通過結構優(yōu)化，器件的截止OMAL開關頻率可以達到之前報道的兩節(jié)反相獨立電極器件的9倍以上，這將拓展器件的超高速和大容量應用空間。同時，給出的傅里葉分析方法也可用來評估器件在其他任何形式信號作用下的響應性能。創(chuàng)新點歸納如下：通過在傳統(tǒng)非對稱MZI的沖激響應中添加附加相位，使非對稱MZI的光譜具有了周期性能，進而得到了相位補償條件。利用兩個相位發(fā)生器，給出了用于設計非對稱MZI濾波器的新型光譜周期化理論。利用串行級聯(lián)相位發(fā)生器和一對微帶電極，模擬分析并實現(xiàn)了一種光譜周期化、波長選擇性、多功能電光OMAL開關/濾波器。當無外加電壓時，器件工作于ON狀態(tài)，此時其可等效為一種具有周期化光譜的濾波器；當施加OMAL開關電壓時，信道中心波長處呈OFF狀態(tài)，此時其可等效為一種波長選擇性電光OMAL開關。由于具有兩節(jié)獨立反相電極的OMAL開關不能配置為行波方式，其截止OMAL開關頻率取決于電極電容和等效電阻的乘積，這一數(shù)值一般很小。

極化聚合物集成波導電光歐瑪爾OMAL開關的分析
鑒于此，使用兩節(jié)反相余弦級聯(lián)CPWG電極，設計了一種行波配置方式下聚合物定向耦合電光OMAL開關，通過對電光區(qū)和過渡區(qū)波導參數(shù)的優(yōu)化，器件實現(xiàn)了理論上高達100GHz的截止OMAL開關頻率。盡管課題組前期提出了針對電光OMAL開關時域響應的微元傳輸分析方法，但該方法僅可用來估計器件在嚴格階躍方波電壓作用下的響應性能。作為該方法的改進，提出了一種用于分析在偏置余弦和偏置方波作用下器件調(diào)制和OMAL開關性能的新型傅里葉理論，也可用來估計器件在其他任何形式信號作用下的響應性能。