用于寬帶四流混頻波長轉換的硅納米波導的優(yōu)化設計及其模擬.pdf

1、隨著光通信技術的發(fā)展，基于SOI(silicon-on-insulator)結構的硅納米線波導因其相對低成本的制作工藝，較高的非線性系數(shù)以及對光束的強束縛作用，被廣泛應用于非線性光學領域。本論文主要研究了硅納米線波導中基于四波混頻效應的波長轉換原理，并對應用于波長轉換的硅納米線波導進行了優(yōu)化設計。
　　 本論文首先簡單介紹了硅光子學在光通信領域的發(fā)展以及硅納米線波導中基于四波混頻效應的波長轉換的研究情況。
　　 通過對光

2、波導的基本理論的回顧，本論文簡要闡述了分析光波導中模場分布的解析方法和近似方法，以及有限差分法、光束傳播方法等常用且有效的數(shù)值計算方法。
　　 本論文對SOI硅納米線矩形波導中基于四波混頻效應的寬帶波長轉換進行了理論研究，并分析了波導中損耗以及吸收效應對于相位匹配條件的影響。數(shù)值模擬了波導芯層橫截面尺寸對于調(diào)節(jié)波導色散的作用，通過對波導橫截面尺寸、波導長度以及泵浦光入射功率的優(yōu)化設計擴展了波長轉換的帶寬并在波導的出射端得到了最大

3、波長轉換效率。
　　 在常規(guī)矩形波導結構的基礎上，本論文提出了一種多層結構的條形波導。這種波導是在硅材料芯層的上、下兩個方向依次沉積折射率一低一高的兩層介質(zhì)膜，形成一種多層結構。論文分析了芯層寬度、高度以及兩層覆蓋層的厚度四個幾何結構參數(shù)對零色散波長位置以及色散曲線斜率的影響，經(jīng)數(shù)值計算在理論上提出了對該多層結構條形波導橫截面尺寸的優(yōu)化設計方案，實現(xiàn)了寬帶的波長轉換。
　　 四波混頻波長轉換的效率與入射信號光相對泵浦光的