典型光子器件和MEMS器件的有限元分析.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著光通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,對光器件性能提出了越來越高的要求,同時MEMS器件在微波、航天、航空、汽車、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域也發(fā)揮著越來越重要的作用,本論文采用有限元數(shù)值分析方法,對采用SOI和PMMA的波導(dǎo)型M-Z熱光開關(guān)、新型LiNbO<,3>電光調(diào)制器和懸臂型MEMS開關(guān)等一些典型器件進行了詳細計算和分析,考察了其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)與性能之間的關(guān)系,從而為這些器件的優(yōu)化設(shè)計提供了理論依據(jù)。 論文首先通過熱力學(xué)分析計算,研究了采

2、用SOI和PMMA的波導(dǎo)型M-Z熱光開關(guān)的響應(yīng)時間和功耗,發(fā)現(xiàn)SOI熱光開關(guān)的功耗在0.15W量級,開關(guān)的響應(yīng)時間可達到上升120μs和下降100μs,而PMMA熱光開關(guān)的功耗只有約3.7mW,比SOI熱光開關(guān)降低兩個數(shù)量級,但其開關(guān)的響應(yīng)時間大約為上升16ms、下降19ms,要比SOI熱光開關(guān)慢兩個數(shù)量級。 進一步論文通過靜電分析,研究了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和采用T形電極、脊波導(dǎo)及空氣背槽的新型LiNbO<,3>電光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與性能

3、的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)很難同時對相速和阻抗實現(xiàn)匹配,而新型結(jié)構(gòu)的LiNbO<,3>電光調(diào)制器可以實現(xiàn)相速和阻抗的理想匹配。在前面的分析基礎(chǔ)上在我們找到了一組優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù),使得器件的3dB帶寬達到98GHz,特性阻抗和損耗系數(shù)分別為52 Q和0.464dB/(cm.GHz<'1/2>),半波電壓為7.13V,其整體性能比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的LiNbO<,3>電光調(diào)制器有顯著提高。 最后本文通過力電耦合場分析,對懸臂型MEMS開關(guān)進行了研究,計

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