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随着信息高科技时代的到来,全光网成为未来光通信网络发展的趋势,光开关作为实现全光网络的关键器件,在现代通讯系统中发挥着越来越重要的作用。在众多光开关中,光波导开关因其体积小、速度快、集成度高得到了众多研究者的青睐。基于Mach—Zehnder干涉仪型的光波导开关是一种应用很广的波导开关,特别是在波分复用光纤通信系统和光纤传感方面得到广泛的应用。本文通过对Mach—Zehnder型光波导开关进行结构设计,利用光波导专业模拟软件计算了不同结构的Mach—Zehnder型光波导开关的导光性能,优化了光开关结构的制作参数,设计制作了Mach—Zehnder型光波导开关的4英时光掩模板,提高了光器件设计的效率,节约了实践中开发光器件不必要的昂贵开销,为实际光掩模板的制作提供理论指导。本论文的主要工作有:
1、用TempSelene模拟条形光波导。在已知条型波导的上下包层的折射率,芯区折射率与芯区两侧包层的折射率关系的基础上,模拟计算芯区的最优折射率(n_core),最佳芯区厚度(th_core)。通过计算芯区限制因子(confinementfactor)的大小,找出最佳芯区宽度(w_core)。
2、在对比分析软件现有的几类模拟分析方法后,找出最优的光波导器件模拟方法:有限差分光束传播法;继而深入研究2维有限差分光束传播法和3维有限差分光束传播法,研究这两个方法对计算结果精度的影响,以及对计算设备及资源的要求等。
3、在确定条形光波导的横截面结构参数和模拟方法之后,模拟Y型分支波导结构的导光性能,找出弯曲波导的最佳结构。
4、用Prometheus模拟优化两类Mach—Zehnder型开关:直波导型和耦合器型。
根据确定的器件尺寸进行优化,最终把优化好的开关结构设计在一个4英时的掩模板上。