基于磁光非互易效應(yīng)的光波導(dǎo)器件研究.pdf

1、隨著光通信技術(shù)的迅速發(fā)展，不斷完善的新一代光纖通信系統(tǒng)帶動了產(chǎn)業(yè)需求的不斷增長，小型化、功能化、組件化是光通信器件發(fā)展的一種趨勢，而基于集成光路的磁光波導(dǎo)器件具有非互易的特點和低成本，小體積，小損耗，高機械穩(wěn)定性等優(yōu)勢，對當(dāng)今日益發(fā)展的光通信產(chǎn)業(yè)等光信息處理領(lǐng)域具有十分重要的應(yīng)用價值。 作為最基本的非互易器件--磁光隔離器是當(dāng)前用途最廣、研究最多的一類非互易器件。根據(jù)目前已報道的磁光波導(dǎo)隔離器，按其工作原理的不同主要可分為三種：

2、(1)模式轉(zhuǎn)換型，這類器件必須使用非互易和互易模式轉(zhuǎn)換器，外加磁場的控制復(fù)雜，且需要TE-TM模式精確的相位匹配，制作容差小；(2)非互易損耗型(NRL)，這類器件需要與MQW材料結(jié)合，制作較復(fù)雜；(3)非互易相移(NPS)型，這類器件無須精確的相位匹配和復(fù)雜的外加磁場控制，且波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活，工藝制作簡單，更具有實際應(yīng)用價值。目前，基于NPS型磁光器件的研究側(cè)重于傳統(tǒng)器件的理論分析和TM模隔離器的實驗，本論文的研究主要基于NPS型的磁

3、光波導(dǎo)器件的分析設(shè)計和磁光波導(dǎo)的制作。 本論文首先對基于磁光非互易效應(yīng)的波導(dǎo)偏振特性進行了研究，提出了一種高效的偏振無關(guān)磁光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用。利用有限差分法分析可知：這種偏振無關(guān)磁光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)對TE模和TM模可同時獲得較大NPS，約2.5x10-31μm-1，可用于設(shè)計偏振無關(guān)光隔離器、光環(huán)形器等器件。其次，提出了一種結(jié)構(gòu)簡單而新穎的MZI型偏振無關(guān)磁光波導(dǎo)隔離器，這種波導(dǎo)隔離器巧妙地利用了推挽的非互易效應(yīng)，對TE模和TM模可同時

4、獲得約2.0x10-3μm-1的NPS，且易于制作，實用性強。再次，還研究了磁光波導(dǎo)光柵的非互易濾波效應(yīng)及其應(yīng)用，利用BEAMPROP(Grating mode)軟件等效模擬磁光光柵的頻譜特性，得到正反向傳播時，中心波長發(fā)生偏移0.8nm，此特性可應(yīng)用于光隔離器、光合束器件以及光分插復(fù)用器。 本論文還探索了采用濺射方法制作磁光波導(dǎo)的工藝，所采用的實驗流程為：濺射-退火-光刻-腐蝕-拋光-通光實驗。通過比較不同實驗條件下的磁光薄膜