一、Optical Measurement Techniques for Optical Fiber and Waveguide Devices（论文文献综述）
白卓娅[1]（2021）在《基于超快光学技术的实时测量系统研究》文中研究说明实时测量仪器是奠定工业、科学和医疗等一系列应用的基础平台。当今社会对数据带宽不断增长的需求正推动着通信行业提高组件和系统的工作频率,因此,对于能够在短时间内执行快速检测或诊断的实时测量仪器的需求也在快速增长。尽管短光散射（频闪）可以作为一种有效方法来提供瞬态事件的宝贵信息,但自然界中存在的大量瞬态信息和罕见事件都具有瞬时和不确定性,因此仍需要借助具有足够高分辨率和足够大存储长度的真正的实时测量仪器才能将其捕获。基于色散傅里叶变换原理的光学时间拉伸技术是一种新兴的数据采集方法,它克服了传统电子模数转换器的速度限制,能够以每秒数十亿帧的刷新率完成连续超快的单次光谱、成像以及太赫兹等测量,且不间断地记录上万亿个连续帧。该技术开辟了测量科学的新前沿,揭示了非线性动力学,如光流氓波、孤子分子以及相对论电子束等瞬态现象。此外,通过与人工智能相结合,它还创造出多种用于传感和生物医学诊断等应用的新型实时测量仪器。本论文结合所参与的国家自然科学基金等项目,针对基于超快光学技术的实时测量需求,开展了一系列深入的理论以及实验研究,扩展了超快光学技术在实时器件表征、瞬时频率测量以及传感方面的应用,取得的主要创新及成果如下:1.提出并验证了一种基于光学时间拉伸技术的实时器件表征系统,该系统使用相位分集技术和时间拉伸数据采集方法,消除了仪器中存在的色散惩罚问题,并扩展了测量系统的有效带宽。系统具有2.5 Ts/s的等效采样率、27 ns的超快器件响应测量时间以及5.4 fs的超低等效时钟抖动。结合所提出的数字信号处理算法,该系统对两个商用宽带电放大器的频率响应特性进行了测量,测得的频响曲线与器件指标高度一致。相比于传统网络分析仪,所提出的器件表征系统的测量速度至少提高了三个数量级。2.提出并验证了一种基于差分探测和光学时间拉伸技术的瞬时频率测量系统,可以对多频信号进行实时测量。仪器通过差分探测消除了由于脉冲光源光谱不均匀引起的待测信号失真,同时有效提高了系统的测量精度和动态范围。通过使用数字信号处理算法,该系统以100 MHz的采集速度,实现了3～20 GHz范围内单/多频信号测量,其频率分辨率为82.5 MHz,且测量误差不超过70 MHz。3.提出并验证了一种基于保偏光子晶体光纤Sagnac干涉仪和波长-时间映射原理的实时应力解调系统,可以实现超快、对温度不敏感的应变测量。该系统的原理是将经过干涉仪频谱整形后的脉冲光源光谱映射到时域,将应变引起的波长偏移测量转换为时移测量,相比于使用光谱仪进行频域解调的传统方案,大大提高了系统的解调速度,实现了100 MHz的超快解调速率以及-0.17 ps/με的应变灵敏度。4.提出并验证了一种基于单模-两模-单模光纤梳状滤波器和波长-时间映射原理的实时应力解调系统。该自制滤波器通过将两模光纤与单模光纤进行偏芯熔接而制成,具有制作简单、波长间隔可调等优点,且滤波器在系统中被同时用作光谱整形器和传感元件。波长-时间线性映射通过使用色散元件实现,经滤波器整形后的光谱被映射到时域,从而可以通过测量时移大小在时域解调应变。系统在100 MHz的超快解调速率下,实现了0.3 ps/με的应变灵敏度以及167με的应力分辨率,并且该自制传感器在实验中表现出较低的热敏性,为1.35 pm/℃,使该系统可作为实现超快、稳定应力解调的理想选择。
邓鑫宸[2]（2021）在《用于微型光谱仪的宽波段阵列波导光栅的设计与优化》文中进行了进一步梳理随着科技的持续发展,光谱仪在生物传感、食品安全、环境监测等领域有着越加广泛的应用。传统的光谱仪由于体积大、质量重、成本高,给实际应用带来很多不便。为了满足便携性与稳定性的要求,芯片级的光谱仪成为了新的发展趋势。本论文对用于微型光谱仪的宽波段AWG器件的设计和优化作了相关研究,主要内容包括:1、宽波段阵列波导光栅的设计与模拟仿真:基于对AWG的工作原理的分析,设计了工作波长范围在590nm～780nm的1×20通道宽波段阵列波导光栅,按照提出的产生S型类反对称AWG版图结构的设计流程生成了版图,并对其进行了仿真分析。2、减小AWG尺寸的优化设计方案:详细分析了S型类反对称式AWG的几何布局和版图结构,推导出AWG器件尺寸的计算公式,随后讨论了诸多结构参数对弯曲半径和尺寸的影响变化规律。针对约束优化问题,采用罚函数方法,构建了罚函数因子随种群迭代步数动态变化的计算模型,引入差分进化算法思想和种群最劣个体的淘汰机制,提出了一种改进的粒子群算法用来优化减小AWG器件尺寸,克服了原粒子群算法易于陷入局部极值的问题,提高了算法的全局寻优能力。应用该方法,优化设计了一款宽波段AWG器件,测试数据验证了设计的有效性。3、宽波段阵列波导光栅的制备与表征:按照工艺流程制备了宽波段AWG芯片,搭建了测试实验平台,对芯片进行了性能测试。测试结果表明:器件中心波长为681nm,波长间隔为10nm,芯片中心通道到边缘通道的插入损耗为-2.76dB至-6.93dB,插入损耗均匀性为4.15dB。
卢锦胜[3]（2021）在《微纳尺度几种光致力驱动及其机理研究》文中认为光力作为最重要的非接触式操纵微纳物体的手段之一,被广泛应用于原子物理、化学、生物学等领域,而光泳力在操纵和运送空气环境中的吸光物体方面具有更大的优势。物体对光的散射和吸收很常见,绝大多数情况下,这两种力同时存在并作用于物体,但是通常是其中一种力占主导。比如在空气环境中,吸光物体由于光热效应产生比较大的温度梯度,导致的光泳力通常能比光力大几个数量级,此时光泳力占主导。而在液体环境中,由于散热较快,难以形成可观的温度梯度,此时光力占主导。因而,很少有研究发现或者讨论这两种光致力的共同效应。另一方面,目前绝大多数光操纵基本都是在液体环境中实现。当颗粒物体在非液体环境时,颗粒与接触物体表面存在巨大的范德华粘附力,对于微米级的颗粒或者结构,其粘附力能达到μN量级。而光力通常只能达到pN量级,因而光力在非液体环境无法克服范德华粘附阻力驱动物体。之前的研究基本都是利用液体的浸润来消除范德华粘附阻力,或者将物体悬浮在空气中,不与其他物体表面接触,来实现光力驱动与操纵。如何提高光致力驱动能力以克服表面粘附阻力从而在非液体环境实现驱动成为亟需解决的难题。此外,传统的光操纵系统依赖复杂的高数值孔径透镜组,体积庞大,造价昂贵,一定程度上限制了光致力操纵的广泛使用。如何将传统光镊微型化集成化,在片上实现光力操纵,是一个很有研究意义的课题。针对第一个问题,通过采用锥形光纤结构,巧妙地将光力和光泳力联合起来作用于微米金片,使得微米金片在锥形光纤上做往复运动。光力主要表现为推力将金片推向锥形光纤尖端,而光泳力则表现为拉力将金片拉回使其离开光纤尖端,由此反复推拉金片使其在光纤上来回振荡,速度可达28μm/s。针对第二个问题,利用脉冲光激发的表面声波驱动物体,使得光驱动物体的能力大幅提高并达到μN量级,从而能够在非液体环境包括空气和真空环境中在物体表面克服巨大的表面粘附力驱动物体运动,实现了驱动微米金片绕微纳光纤转动、摆动、以及螺旋运动等。金片能在一串脉冲光驱动下做步进运动,运动精度达到亚纳米级别,旋转角度的精度可达千分之一度。利用旋转金片作为微反射镜,实现了光束的精确偏转扫描。针对第三个问题,设计并验证两种片上集成光镊方案,可实现对微球全三维捕获和操纵。第一种方案为单光束光镊,在波导上制备超表面结构（即会聚光栅）,将光从波导中散射出来并强会聚在器件表面上方,具有非常高的数值孔径。设计的横向和纵向的势阱深度分别达到250和96kBT/mW,能够满足对微球的3D捕获。第二种方案为交叉双光束光镊,在聚合物波导端面3D打印自由曲面微器件,使得从波导出来的光能够反射并会聚在器件上方,虽然双光束本身并没有像单光束那样被很好地会聚,但是交叉光束对微球的捕获能力与高数值孔径的单光束相当,设计的三个维度势阱深度分别达到519,574和330kBT/mW。实验上使用交叉双光束光镊实现了单个悬浮微球的3D捕获。此外还采用了相向传播的双光束光镊实现多个微球的捕获并研究了微球之间的相互作用。
王晨[4]（2021）在《点衍射干涉仪衍射波矢量分析及纳米线波导衍射元件的研究》文中研究指明科学技术的快速发展对精密光学检测技术提出了重大挑战,推动着精密检测技术的发展。光学干涉检测技术作为高精度检测领域的重要工具,在光学元件的面形检测,光学系统的装调校准及性能评估领域发挥着关键作用。当前极紫外光刻技术对光刻投影物镜系统的波像差控制提出了极高要求,而点衍射干涉仪是最有力的检测手段,其采用基于衍射原理产生的近理想球面波作为干涉中的参考波,它消除了传统干涉仪中对于标准光学参考元件的需求,因此打破了标准光学参考元件的精度对检测精度的限制,提供了一种高精度的干涉检测手段。利用光的衍射产生近理想的球面波的衍射元件是点衍射干涉仪的关键部件,衍射波的质量制约着测量精度的上限,必须要对其进行精确的研究分析,以验证衍射波能否作为干涉检测中的高质量参考波。同时理论和实践表明,现有的衍射元件存在着一系列问题和缺陷,限制了点衍射干涉仪的应用和拓展。本文针对上述问题与缺陷,开展了点衍射干涉仪衍射波矢量分析及基于纳米线波导的衍射元件的研究。现有衍射波分析方法中常对远场衍射波只取主要分量分析,且波前误差分析基于泽尼克拟合方法,这些方法难以对衍射波进行高精度分析,针对这些不足,本文在已有工作基础上建立了一套全矢量的衍射波分析方法,为点衍射干涉仪衍射波的高精度分析提供了可靠的理论基础和方法支撑。该方法充分考虑光的矢量性,有着足够的严格性和广泛的通用性。首先基于电磁场的数值计算方法模拟光在衍射元件中的传播行为,得到衍射波的近场光场;然后基于矢量衍射理论由近场衍射波计算得到远场衍射波;最后对衍射波的质量进行高精度分析,在球坐标下考虑电场分量以对衍射波的偏振特性和振幅分布进行准确分析,采用最佳匹配球面拟合,以去除远场衍射波的计算球面与最佳匹配球面之偏离引入的误差,从而准确地评估衍射波的波前误差。针孔作为点衍射干涉仪最主要的衍射元件,现有的矢量分析均是从电磁场的数值方法出发,本文从波导理论出发,采用解析方法对波长量级的针孔衍射问题进行了准确而全面的分析。该方法在多方面与电磁场数值方法的结论相同,但对衍射波特性的背后机理做出了更深刻的诠释,这对针孔衍射波的准确分析有着重要的价值。探讨了金属膜层上的针孔,其作为圆形金属波导传导光场,入射光聚焦到针孔的前端面上,发生反射和耦合,在针孔中以模场的形式传输并在末端出射形成衍射波。由于波导的传导截止效应,当针孔尺寸过小时,能量透过率急剧降低,无法得到有效的衍射波;针孔中光以模场的形式传输,因此模场也决定着衍射波的性质,基于波导模场的解析解对针孔衍射波的性质进行全面的分析,衍射波为离心率接近于1的椭圆偏振光,衍射波光强和位相分布是旋转不对称的,主要的像差为初级像散,这是由光场与针孔波导壁相互作用而导致的模场非旋转对称性引起。这对点衍射干涉仪中针孔衍射元件的分析和设计有着重要的指导性意义。现有的衍射元件存在着一系列缺陷,光纤衍射元件的衍射波数值孔径较小,而针孔衍射元件的衍射波易受入射光波像差、对准误差等因素干扰,且光强较弱,针对上述问题,寻找更好的替代方式是一个值得关注的问题,本文创新性地将微纳光波导应用于点衍射干涉仪的衍射元件中,对微纳光纤和纳米线波导的衍射波进行了理论分析和建模研究。基于本征模有限差分方法来求解微纳光波导中的模场并分析其传输特性,通过矢量衍射理论求解其衍射波,并对衍射波的质量进行分析研究。微纳光波导的截面尺寸小,并且芯包层折射率差大,因此具有很强的光场约束能力,作为衍射元件有着突出的优势:首先,微纳光波导可以获得亚波长尺寸的光场截面,从而衍射得到一个大数值孔径的衍射球面波,相比于传统衍射元件有了显着提升;其次,单模传输条件带来优异的入射光滤波特性可以产生稳定的衍射波;最后,微纳光波导的衍射波波前均有着很高的球面度,这为将微纳光波导作为点衍射干涉仪的衍射元件提供了重要依据。纳米线波导的衍射波有着优良的性质,为将其应用于点衍射干涉仪,需要对弯曲损耗、耦合器等结构进行分析和设计,针对上述问题,本文提出并设计了可用于点衍射干涉的基于纳米线波导的衍射元件,并完成了该衍射元件的加工和制作。首先,对纳米线波导衍射元件中的弯曲部分损耗进行了分析,进而对弯曲曲率进行设计;其次,选取Y分支耦合器,并对其相应结构参数进行了优化设计,以提升耦合效率,进而提供更高能量的衍射波;最后,探索了纳米线波导加工工艺,完成了基于纳米线波导的衍射元件的制作,得到了一个较大数值孔径的高质量衍射波。
宋立甲[5]（2021）在《硅基光开关与光调制器件研究》文中研究说明随着云计算、物联网、媒体视频、5G以及各种智能终端的普及应用,人们对数据的需求量越来越大,对通信系统在通信容量、速度以及能耗等方面的要求越来越高,传统的通信技术逐渐无法满足海量数据传输的需求。硅光子学得益于其集成度高、带宽大、能耗低、和CMOS工艺兼容等特点,在大容量、低能耗、低成本通信方面有突出优势,是片上光互连最具有潜力的方案之一。近些年,硅光集成器件的研究取得系列重要进展,众多硅光器件表现出优异性能的潜力。但在当前工艺下,要实现高性能的器件和大规模集成仍然存在较大挑战。主要包括以下两方面:一是如何突破硅材料自身的局限性实现硅基片上有源器件,二是如何实现高一致性的硅光无源器件及大规模集成。鉴于以上挑战,本文围绕硅基光开关和光调制主题,针对马赫曾德尔结构（MZI）展开硅-聚合物电光调制与低随机相位误差光开关及阵列的研究,具体包括:第一,针对高速MZI电光调制器这一卡脖子技术,本文致力于探索高电光系数聚合物材料和硅光平台相融合的异质集成新体系,以期在更小尺寸和更高带宽方面取得突破。首先,本文将亚波长光栅波导结构与新型有机电光聚合物材料相融合,设计了低损耗的大带宽MZI强度电光调制器,其附加损耗约1.5 dB,3dB带宽超50 GHz。其次,为实现更小尺寸及更低能耗,本文设计了基于金属等离激元纳米槽波导结构的MZI调制器,其尺寸仅10μm,带宽高达THz。为了解决金属等离激元纳米波导损耗大的弊病,本文提出了新型硅基表面等离激元混合波导有源调制区结构,将其损耗降低2倍,且比传统等离激元波导具有更大的工艺容差。最后,研究了钠金属等离激元波导特性,理论上其传输损耗相比金可降低4倍。在实验方面,本文研究了极化的机制及工艺,研制了基于亚波长光栅波导及金（Au）表面等离激元纳米槽波导的硅-有机混合集成的MZI电光调制器,通过极化,初步观测到了电光调制效应,为进一步实现高性能的电光调制器奠定基础。第二,本文针对MZI光开关及阵列进行了深入研究。光开关及阵列是可重构系统中关键器件。然而,传统MZI光开关由于制作误差而偏离预设定值,因而需要对各光开关单元逐一进行精确调校,这使得大规模光开关阵列的控制反馈系统极为复杂,同时也引入了额外损耗和能耗。本文首次提出了低随机相位误差的2×2光开关单元器件的概念,其核心思想是通过引入展宽波导结构精细调控MZI干涉臂光波导的光场分布,减小波导侧壁波动对其光场传输相位的影响,进而实现近零随机相位误差的2×2 MZI光开关单元。本文首先增加相移区波导的宽度和缩短相移区波导的长度降低相移区引入的累积随机相位误差,同时,提出了曲率渐变、宽度渐变的欧拉型弯曲波导,显着降低了随机相位误差。本文演示了基于欧拉型弯曲波导近零随机相位误差的2×2 MZI光开关单元,其相移区波导为2μm×30μm,欧拉型弯曲波导9×9 μm2,与传统设计相比,新型MZS的随机相位误差的均值和标准差分别降低到原来的1/375和1/11。最后,设计了基于新型MMI结构的近零相位误差MZI光开关单元,通过粒子群算法优化MMI,实现了超大光学带宽（1520～1590 nm）范围内超低损耗（<0.1 dB）、超低串扰（<-25 dB）,△φ/Δw仅为0.0083 π/nm。第三,在实验上首次实现了 4×4、8×8和16×16等无校准MZI光开关阵列。首先,基于TES-bend的无校准4×4MZI光开关阵列,在初始无校准状态下的附加损耗为3 dB、串扰为-20dB,并实现了 30Gbps数据路由切换。其次,本文采用进一步优化的TES-bend,实现了 8×8以及16×16大规模无校准MZI光开关阵列,并对其进行封装测试。8×8 MZI开关阵列无校准状态下的附加损耗和串扰分别是3 dB、-18dB;16×16MZI开关阵列无校准状态下的附加损耗和串扰分别是～4dB、-15 dB。为了实现更大规模无校准光开关阵列,需确定单元器件的设计容限,本文首次对N×N MZI光开关阵列建立了信号传输模型,分析了相干光或非相干光多端口输入,输出端口信号损伤程度,蒙特卡洛模拟了光开关阵列规模、串扰及随机相位误差的关系,确定了不同阵列规模对随机相位误差的容限,为光开关单元的设计及光开关阵列的分析提供了指导。
许弘楠[6]（2021）在《面向多维复用的硅基亚波长结构集成光子器件研究》文中指出伴随着微电子技术的快速发展与数据处理需求的爆发性增长,芯片互联与数据中心通信正面临着日益严重的传输带宽瓶颈。基于多维复用的新型光互联技术则通过结合波长、偏振、模式等多个维度,提供了一种可行的解决方案。硅基集成光子器件凭借其紧凑的器件尺寸、极低的工作能耗与成熟的加工工艺,被广泛视作构建基于多维复用光互联系统的最佳平台之一。近年来,包括亚波长光栅、超材料、超光栅在内的硅基亚波长结构逐渐兴起,并被应用于波长、偏振、模式等光子特性的精确调控。本文涉及的主要工作是,通过结合硅基亚波长结构与硅基集成光子学,实现一系列具有低损耗、低串扰、大带宽,并可用于片上、片间及空间多维复用的硅基集成光子器件。我们首先讨论了在硅基集成光子器件的仿真、加工与测试方法,并在此基础上,依次对偏振维度、模式维度、波长维度调控以及空间多维光通信中涉及的几类关键器件进行研究。针对偏振维度调控,我们利用硅基亚波长光栅的各向异性与色散特性,提出三类高性能偏振调控器件,即硅基偏振分束器、硅基起偏器与硅基偏振旋转器。对于硅基偏振分束器,我们提出一种基于亚波长光栅异质结的新颖结构。通过拼接光轴取向正交的亚波长光栅,构造了一种具有显着各向异性的耦合器结构,从而有效地分离了输入的正交偏振态。这一器件可以实现215nm以上的工作带宽。对于硅基起偏器,我们提出一种新颖的亚波长光栅/弯曲波导混合结构。通过结构参数优化,可以使得亚波长光栅对TE、TM偏振态产生显着的等效折射率差,从而有效地增强弯曲损耗的偏振相关性,从而保证输入光中的TM分量被完全滤除。这一器件可以在415 nm以上的光学带宽范围内保证低插入损耗与高偏振消光比。对于硅基偏振旋转器,我们提出一种新颖的亚波长光栅/缺角波导混合结构。我们将传统缺角波导中的缺角部分替换为亚波长光栅,利用亚波长光栅的异常色散特性,消除了偏振转化长度的波长相关性,从而实现了 415 nm以上的超大光学带宽。针对模式维度调控,我们利用亚波长光栅与超材料的折射率调控特性,提出三类高性能多模传输相关器件,即硅基多模波导弯曲结构、硅基多模波导交叉结构与硅基多模波导功分器。对于多模弯曲传输,我们提出一种新颖的渐变折射率模式转换器,将输入的直波导模式完全转化为相应的弯曲波导模式。我们实验验证了半径30μm以下的4模式弯曲传输,实验测得1.5 dB以下的插入损耗与-20 dB以下的模间串扰。对于多模交叉传输,我们提出一种新颖的Maxwell鱼眼透镜结构,并利用其共轭成像特性将任意高阶模式无损地传输至对侧。我们实验验证了基于这一结构的2模式交叉传输,实验测得插入损耗仅为0.28 dB,同时串扰低于-20 dB。对于多模分束传输,我们提出一种新颖的等效介质分束镜结构,通过调控亚波长光栅的等效折射率,将特定比例的入射光反射至输出端口,从而实现低损耗、低串扰的多模分束传输,并且具有415 nm以上的超大光学带宽。针对波长维度调控,我们提出一种基于连续区束缚态的硅基超光栅滤波器。利用波导内部的干涉相消效应,消除Bragg谐振态的横向衍射损耗,从而产生具有高品质因子的准束缚态。我们实验验证了临界波导宽度附近准束缚态的建立过程,并且利用这一机制构造了Q值5000以上、自由光谱范围100 nm以上的窄线宽滤波器。针对空间多维光通信,我们提出一种基于连续区束缚态的硅基超光栅光学天线。利用不同衍射通道之间的干涉相消效应,有效抑制了光栅天线的衍射强度,并实现了平坦的衍射强度光谱。实验测得衍射强度仅为3.3×10-3 dB/μm,对应0.027°以下的超小远场发散角。最后,我们总结了本文中的主要工作,并对未来的研究方向进行了展望。
武刚[7]（2021）在《光通信系统中亚波长光栅分束器及屋形谐振腔的研究》文中研究说明伴随着5G、云计算、大数据和人工智等IT技术的迅速发展,作为其主要支撑的光通信技术也迎来了新的变革与挑战。为了实现更高的数据传输速率,光通信系统中各类光模块和光器件性能大幅提升,并逐渐向小型化、高速化、集成化的方向发展。其中,硅基亚波长光栅因其卓越的光学衍射特性,被广泛应用于激光器、光探测器、耦合器、滤波器、传感器等光电子器件中,并可利用它们实现更为复杂的光子集成电路。此外,基于高品质因子微腔的多种功能器件的出现,极大地推动了光子集成和光子芯片等领域的发展。本文主要围绕亚波长光栅分束器及一种屋形光学谐振腔展开理论分析及实验研究,主要的创新点和研究成果如下:1.研究了非周期亚波长光栅的衍射光波前相位控制特性,提出了透射光为平行光束的一维亚波长光栅功率分束器,设计了偏转角分别为15°和30°、功率比为1:2的1×2功率分束器,仿真得到分束后两光束的偏转角分别为14.4°和29.5°,功率比约为1:1.87,与设计值基本相符。此外,还提出了一维亚波长光栅合束器、透射光为会聚光束的一维亚波长光栅功率分束器、一维亚波长光栅双焦透镜等结构,并对这些器件的性能进行仿真验证。2.提出了基于双层结构一维条形亚波长光栅的偏振分束器,设计了焦距40μm,能够实现波长1.55μm、垂直入射的TM偏振光反射会聚、TE偏振光透射会聚的偏振分束器。仿真得到的TM反射光束焦距为40 μm,焦点处光场强度的半高全宽约1.88 μm,总反射率为90.8%;TE透射光束焦距为38.3 μm,焦点处光场强度的半高全宽约1.7 μm,总透射率为82.4%。该器件能够很好地实现两种正交偏振态的分离,并使分束后的光束各自会聚。3.提出了基于二维块状亚波长光栅的1×N功率分束器,理论分析中,设计了焦距为10 μm的透射型1×3和1×4功率分束器,仿真得到二者的焦距分别为9.5 μm和9.7 μm,总透射率分别为89%和87.2%,焦平面上各会聚点光场强度的半高全宽均小于2 μm。实际使用中,在SOI晶片上制备了焦距为150μm、半径为216 μm的圆形1×3功率分束器和边长为370 μm的方形1×4功率分束器,测量得到两功率分束器的焦距约为170 μm,焦平面上会聚光斑轮廓清晰。4.提出了基于二维块状亚波长光栅的柱面透镜、柱面反射镜和柱面分束透镜。理论分析中,设计了焦距为6 μm的凸柱面透镜和凹柱面反射镜,仿真得到二者的焦距分别为5.85 μm和5.6μm,两线状会聚光斑光场强度的半高全宽分别为0.82μm和1.08 μm。实际使用中,制备了周期为0.6 μm、焦距为250μm、面积为400 μm×400 μμm的亚波长光栅凸柱面透镜,在600 μm处测得透射光束的线状远场图像,两正交方向光斑光场强度的半高全宽分别为250 μm和680 μm。当改变入射光的偏振方向时,线状光斑的归一化强度保持不变,表明基于二维亚波长光栅的柱面透镜具有低的偏振敏感性。此外,还制备了 1×2柱面分束透镜,并对其衍射特性进行测试。5.提出了基于二维块状亚波长光栅的光束偏转器,理论分析中,设计了面积为7.8μm×7.8 μm、偏转角分量为α=30°（光束在光栅平面内投影与χ轴的夹角）、β=30°（光束与z轴夹角）的光束偏转器,仿真得到光束偏转角α和β分别为31.4°和29.5°。实际使用中,制备了面积为400μm×400 μm、两偏转角分量均为30°的光束偏转器,测量得到两偏转角分量分别为α测=29.5°、β测=29.6°,实现了对平行光束精确的偏转控制。6.与他人合作提出并实现了与亚波长光栅功率分束器混合集成、对称分布的三单元/四单元单行载流子光探测器阵列。在-2V偏压下,测量得到与1×3光栅功率分束器集成的三单元光探测器阵列的最大射频输出功率为11.5 dBm@15 GHz,饱和光电流为70 mA@15 GHz;与1×4光栅功率分束器集成的四单元光探测器阵列的最大射频输出功率为13.1 dBm@15 GHz,饱和光电流为91 mA@15 GHz。和相同结构的单个单行载流子光探测器相比,饱和特性有较大的提升。7.提出了一种由非平行反射镜构成的屋形光学谐振腔,分析了不同区域入射光束的谐振条件,仿真得到顶部反射镜倾角为1°、高度为4.468μm、宽度为14.976μm的屋形谐振腔TE20,1模线宽小于0.008 nm,品质因子不小于1.938×105。与具有相同尺寸参数的平行平面腔相比,屋形谐振腔能够将光场限制在更小的区域,实现了更小的光谱线宽、更高的品质因子和更小的模式体积。此外,还提出一种扩展结构的锥顶形光学谐振腔,并对其谐振特性进行了理论分析。
朱梦林[8]（2021）在《硅基真空态量子随机数发生器的关键技术研究》文中认为量子随机数发生器通过利用量子力学中不确定原理的非确定性物理过程,可在理论上生成不可预测和不可复制的随机数,能够保障重要信息的安全,因此被广泛应用于信息安全领域中。其中基于真空态的连续变量量子随机数发生器的量子态易制备,探测装置简单,生成速率高,且不容易被潜在攻击者所控制,安全性强。近年来,基于真空态的连续变量量子随机数发生器经过快速发展,正在逐步走向商用化。然而,由分立的光学器件构成的真空态量子随机数发生器在尺寸上很难集成到其它复杂的系统中,并且成本高,功耗大和不稳定等问题严重限制了其在实际场景中的应用。与普通光学系统相比,集成光路具备很多优点,比如信号带宽大,尺寸小,重量轻,功耗小,成本低,保密性强等,其中绝缘体上硅与互补金属氧化物半导体兼容,是一个良好的集成平台。同时,经过不断更迭,许多基于硅基光电子技术的光学器件已经被一一实现,因此结合集成电路将真空态量子随机数发生器集成在绝缘体上硅的想法变得不再遥不可及。但是,在实际实现时仍然存在一些技术难题,比如系统中的噪声控制、硅基芯片的引线键合以及激光与芯片之间的耦合等。为了研究并解决实际实现时面临的一些技术难题,本论文主要工作及创新成果如下:1、在实验室建立了一套基于硅基芯片的真空态量子随机数发生器系统,其中硅基芯片面积不到1平方厘米。在通过调研和实验研究后,本实验首先采用引线键合和夹层PCB的方式解决硅基芯片与跨阻放大器的连接难题,并降低由于连接引入的噪声,使得该噪声不影响信号的测量。随后,根据硅基芯片上的量子随机数发生器方案优化跨阻放大器的电路结构,使得芯片上的多个真空态量子随机数发生器方案可共用一个跨阻放大器,防止因集成器件损坏而导致实验终止的问题,同时可有效利用跨阻放大器。最后,在量子随机数发生器系统的基础上,通过使用裸纤、任意信号发生器和强度调制器构建了一个判断激光是否耦合进芯片的方案,解决了激光耦合的问题。2、在实验中,通过对系统不断进行调试优化后,系统运行趋于稳定。经测量,硅基真空态QRNG的散粒噪声与电噪声比为11dB,最小熵可达8.5bit。随后,本文使用Toeplitz算法对原始数据进行了随机提取,提取速率可达340Mbps,并且提取后的随机序列通过了所有NIST检验。
陈光[9]（2021）在《光载射频信号处理若干技术及应用研究》文中研究说明光载射频信号处理是一门涉及射频技术和光子学的新兴交叉研究领域,其包括了光纤通信、无线通信、微波工程、模拟与数字信号处理、光电融合、光电子材料与器件、光载射频通信系统及网络应用等多个方面。光载射频技术的研究初衷是在射频系统中引入强大的光子技术,从而消除电子瓶颈的同时带来诸多优点,如高速率、低损耗、大带宽、小尺寸、低功耗、轻重量、高集成度、优良稳定性、抗电磁干扰、频率响应平坦、易于混合集成等技术优势。因此,通过采用基于光子学的射频信号处理技术可实现以前在电域内很难甚至是无法完成的功能或任务。正是由于这种巨大优势,光载射频通信自上世纪90年代开始研究以来,在信号处理、民用通信、国防军事、航空航天和医疗卫生等领域已得到了广泛的应用,并引起国内外学者的广泛关注。光载射频信号处理关键技术与光载射频通信（RoF）系统应用作为微波光子学两个重要的研究分支,近些年引起了研究者们的极大兴趣,并成为当前微波光子学的研究热点。本论文针对光载射频通信、光纤射频混合接入网络和微波光子雷达等民用和国防军事应用需求,依托国家自然科学基金重大项目等国家级课题,重点对光载射频信号处理关键技术和光载射频通信系统设计应用两方面开展研究工作。本论文的研究内容及创新点如下:一、提出了基于光串联单边带调制和光正交单边带复用的多模态相干光载射频通信系统为了解决多制式射频信号收发和传输面临的需求及挑战,提出一种采用光串联单边带调制（OTSSBM）和光正交单边带频谱复用（OOSSBM）的多模态相干光载射频通信系统方案,并在接收端采用数字信号处理算法辅助的相干检测,对多路相位调制码型信号的混叠信道进行识别和分离,实现了在相干光载射频通信系统中的多速率信号收发、调制解调与传输。（1）设计了相干RoF系统并进行了数值仿真,分析了 RoF系统中光载射频信号的频谱结构,并通过数字信号处理算法在接收端恢复了发射的2 Gbit/s和5 Gbit/s的BPSK码型信号,给出了信号发射前和接收后的时域波形图和眼图对比。搭建了光载射频信号发送、传输、接收和处理的多信道高谱效相干光载射频通信实验平台。实验结果表明,对于所提出的不同类型及条件（单信道与双信道;OTSSBM与OOSSBM;40 km单模光纤传输与背靠背系统等）下的复用信号,经40公里单模光纤传输后系统性能良好,均满足误比特率（BER）低于10-9,品质因数达到6以上。（2）分析了采用OTSSBM和OOSSBM时,传输2 Gbit/s和5 Gbit/s的BPSK信号,在保持能量效率适中的前提下,两种复用方案各自分别的频谱效率达到了 4.2 bit/s/Hz和4.9 bit/s/Hz,综合利用OTSSBM和OOSSBM两种方案达到7.4 bit/s/Hz。在提高光单载波射频通信系统的频谱效率和信道容量的同时,使用数字信号处理算法辅助的相干检测进行信号解调与恢复,没有增加额外的混叠信道分离硬件或光电器件,简化了系统结构和复杂度。二、设计了基于硅基光电子的相干光载射频通信集成发射模块和接收模块采用级联硅基微环谐振腔（MRR）结构,设计了具有波长选择性的高Q值、超窄带、可调谐的三通带光带通滤波器,并实现了基于MRR的光多载波产生的技术方案;设计了用于调制高速射频信号的硅基双电极马赫-曾德尔调制器（DE-MZM）;利用所设计的MRR滤波器和DE-MZM等硅基光电子器件,设计了一种发射多路多制式射频信号并提供多类型射频信号接入功能的光载射频信号集成发射机;利用硅基平面光波导设计了混合集成数字相干光接收机,并对所设计的集成发射模块和接收模块的性能做了系统品质因数（Q-factor）和误码率（BER）的验证和测试。（1）利用上下分插型（或称作“上传下载型”）硅基MRR设计了超窄带可调谐光带通滤波器,所设计的单微环谐振滤波器中心波长为1552.52nm,3dB带宽为0.04nm,FSR为10nm,并拥有陡峭的滤波窗口上升沿和下降沿,利用热光效应可调谐滤波通带。通过将三个硅基单微环级联,形成具有波长选择性和可重构性的三通带可调谐窄带光带通滤波器。三个通带的中心波长分别为1550.7 nm,1551 nm和1551.3 nm,其平坦度良好,通道间隔FSR达到10 nm,吸收损耗低于3 dB/cm,每个微环谐振滤波器的精细度Finesse为250,Qtotal达到38750,级联多频带微环谐振滤波器产生多载波光源,其尺寸在毫米级。（2）设计了高速硅基双电极马赫-曾德尔调制器（DE-MZM）,其带宽达到30 GHz,对于BPSK信号的数据速率接近10 Gbit/s。以三个频带作为光载波分别调制不同频段和类型的射频信号,以BPSK调制码型发射则每路信号达到10 Gbit/s的数据速率。设计了亚微米尺寸硅基波导可调谐光衰减器（VOA）,并分析了其特性。设计了双平行双电极马赫-曾德尔调制器,其被用于构成I/Q调制器。将有三个频带的微环谐振滤波器和三个硅基调制器串联后再并联,构成了在三个光载波上调制,同时加载多路不同类型宽带信号（如WiFi,WiMAX等射频信号,或数字信号和模拟信号的任意组合）的光载射频通信集成发射机,整个芯片尺寸为7.8 mm2的毫米量级。（3）为了解决相干光载射频通信系统对于数字相干接收机在集成度、功耗、工作稳定性、灵敏度、响应度波动、相位误差方面的进一步需求,设计了一种基于硅基平面光波导的集成数字相干光接收机前端,并测试了所设计的集成相干接收机前端模块的性能和参数指标。在1520 nm～1620 nm宽波长范围内,相位漂移在±1°,保证了相应端口良好的相位正交性。当温度在-5℃～80℃时,响应度幅度波动在±0.25 dB;相邻光电探测器端口之间的响应度偏差在0.4 dB之内。测试了对于112 Gbit/s PDM-QPSK调制码型信号的接收性能,得到了偏振正交方向X信道和Y信道上清晰且易于判决的星座图,以及品质因数（Q值）和信号光功率（光信噪比）的近似线性对应关系。三、设计基于DP-DPMZM和SOA-MZI的光载射频信号处理技术方案为了在一个光载射频信号处理系统中实现多项功能,并提高系统集成度及降低成本,对光载射频信号处理的三种核心技术——移相、滤波和倍频进行了综合方案设计。（1）基于双偏振双平行马赫-曾德尔调制器（DP-DPMZM）,设计了具有倍频功能的宽带光载射频信号移相器,不仅对射频信号进行2-6倍频调控,且在光域实现了 360°相位控制。仿真验证了其相移范围和倍频效果,相移量与相位调控参量接近线性关系,多倍频与相位控制这两种处理同时进行。分析了消光比的变化、90°混合器的幅度和相位不平衡性对相位漂移、幅度抖动及系统稳定性的影响。（2）借助MZM的单边带（SSB）调制（用于加载射频信号）和半导体光放大器（SOA）的光学非线性效应（慢光效应和相干布居振荡）,设计了一种滤波通带（中心波长）和3 dB带宽均可调谐的射频光子滤波器,该滤波器中心波长在15 GHz-20 GHz的频率范围内调节,并具有超过15 GHz的自由频谱范围（FSR）,中心波长不同,其FSR不同,最低的FSR亦超过15 GHz。调节SOA的注入电流,实现了其频带和3 dB带宽可调,在SOA驱动电流为420 mA左右时,FSR=15.44 GHz,滤波器通带的3 dB带宽BW3dB=2.45 MHz,品质因数Q-factor>6300（对于单通带滤波器,Q-factor=Finesse=FSR/BW3dB≈6302）,滤波器带外抑制比达到41 dB。（3）采用偏振分束器、偏振耦合器与两个SOA构成马赫-曾德尔干涉仪型结构（SOA-MZI）,设计了宽带射频光子移相器,数值模拟仿真结果表明:相移的动态范围达到360°、调控精度达到0.1°、相移带宽接近30 GHz,相位变化量与SOA驱动电流呈现良好的线性关系,且依照相移精度对相移量进行连续调节。这些特性均优于传统方案。此外也对所设计的射频光子移相器非线性失真原因做了初步分析。上述三个创新点不仅提升了光载射频通信系统的信道容量、频谱效率和多模态应用,丰富了光载射频信号发射和接入服务的多样性,还提高了系统集成度,降低功耗、减小器件尺寸,增强系统的稳定性和可靠性。实现了对射频信号的相位在光域进行连续精确调控,同时进行倍频和滤波等处理,增强了光载射频信号处理系统的综合功能。本论文针对基于光载射频通信的超宽带无线接入网络、微波光子雷达、光控相控阵、电子对抗系统以及其它需要高性能光载射频信号处理的领域开展研究,所取得的研究成果在未来相关研究领域中具有一定的实用价值和应用前景。
贺静[10]（2021）在《血运光学传感解调方法研究》文中提出互联网的飞速发展加速了整个社会的产业变革,伴随着5G通信、大数据以及人工智能技术的广泛应用,实现万物互联成为信息化时代发展的首要目标。传感器是物联网中不可或缺的组成部分,而光学传感器以其优良的性能备受关注。随着智能化探测精确度需求的不断增长,将光学传感技术与传统产业相融合成为未来发展的重要方向。获取精准的波长漂移量、提高传感系统的解调灵敏度成为保证物理量在线监测可靠性的研究重点。基于光栅传感器波长解调中的边缘滤波原理,本文研究了全光纤组合器件的传输特性,重点分析基于微谐振环的全光纤双路边缘解调性能,同时基于LabVIEW开发了光栅传感器的温度监测上位机软件;基于人体组织光学传播理论,提出了双波长多探测器的全方位血氧饱和度检测方案;在此基础上,提出将光栅温度传感与血氧饱和度光学探测相结合,实现温度与血氧的二元监测,为皮瓣的血运状态检测提供有效依据。本文的主要研究内容和创新点如下:（1）提出了全光纤组合器件应用于边缘线性解调的特性分析。依次研究全光纤单级马赫曾德尔干涉结构、全光纤多级马赫曾德尔干涉结构以及全光纤微环谐振器的工作原理,仿真结果表明:当两个耦合器为3dB耦合器时,单级马赫曾德尔干涉结构得到最大的输出光谱线性范围;当第二耦合角为0.25π,第一耦合角和第三耦合角的相加值为0.25π时,多级马赫曾德尔干涉结构具有最优的解调特性;全光纤微环谐振器的传输特性与归一化传输系数以及光纤损耗系数有关,且输出光谱线性范围随这两个参数的增大而增大。（2）提出了一种应用于光栅波长解调系统中的微谐振环全光纤双路边缘解调方案。采用传输矩阵法推导了上下两路输出谱响应的解析表达式,并对其传递函数和输出结果进行了仿真和分析。仿真结果表明:双通道波长解调的先决条件是微环累计相位与干涉仪臂间相位延迟比例为1/2。当微环无损耗时,解调精度随着微环耦合系数K的减小而增加,但波长范围变窄。输出特性满足数学表达式Tout1（k1,k2）=Tout1（π/2-k1,π/2-k2）。此外,不同的传输损耗因子α对传输频谱的影响也不相同。通过调整各种参数,详细探讨了两个端口的波长解调范围和精度之间的差异。最后基于LabVIEW开发了光栅传感器的温度监测上位机软件,实现了温度报警、实时温度监测、光谱图、参数设置以及历史数据复现功能。（3）提出了一种基于双波长多探测器的全方位血氧饱和度测量传感方案。首先建立生物组织光学模型,利用Monte Carlo仿真得到了光子的局部迁移路径,从而提出了双波长多方位的血氧饱和度测量结构,并进行了理论推导;随后分析人体组织中的摩尔吸收系数曲线,选取最佳光源650nm和850nm;在此基础上,将光栅传感器与血氧检测相结合实现温度与血氧的二元监测,设计了适用于皮瓣血运检测的光学传感系统;最后搭建了光电测试系统,对20名志愿者进行血氧以及温度值探测,实验结果表明:血氧的测量值与参考值相对误差处在-3.03%～2.11%,温度的测量值与参考值温差处在-0.3℃～0.4℃,两者数据较为接近,说明本方案提出的血运光电测试系统能够基本实现预期功能,进一步验证了该方案的可行性与准确性。
二、Optical Measurement Techniques for Optical Fiber and Waveguide Devices（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Optical Measurement Techniques for Optical Fiber and Waveguide Devices（论文提纲范文）
（1）基于超快光学技术的实时测量系统研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超快光学技术简介 |
| 1.2.1 色散傅里叶变换在实时测量中的优势 |
| 1.2.2 光学时间拉伸技术在测量高速信号中的优势 |
| 1.3 基于超快光学技术的实时测量系统及研究进展 |
| 1.3.1 超快实时成像系统 |
| 1.3.2 实时光谱测量系统 |
| 1.3.3 实时传感系统 |
| 1.4 本论文的结构安排 |
| 2 超快光学技术理论与涉及的关键器件 |
| 2.1 色散傅里叶变换原理 |
| 2.1.1 色散傅里叶变换的实现条件 |
| 2.1.2 色散傅里叶变换的数学表达 |
| 2.2 光学时间拉伸技术原理 |
| 2.2.1 光学时间拉伸系统中的映射关系 |
| 2.2.2 光学时间拉伸过程的数学表达 |
| 2.2.3 光学时间拉伸系统中的非线性效应 |
| 2.3 超快光学技术中涉及的关键器件 |
| 2.3.1 用于产生超快激光的脉冲光源 |
| 2.3.2 马赫-曾德尔调制器 |
| 2.3.3 模数转换器以及光子时间拉伸模数转换器 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于光学时间拉伸技术的实时器件表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于相位分集的实时器件表征原理 |
| 3.2.1 脉冲响应和频率响应 |
| 3.2.2 单电极双输出马赫-曾德尔调制器 |
| 3.3 基于光学时间拉伸原理的待测器件实时表征系统实验方案 |
| 3.3.1 系统结构 |
| 3.3.2 相位分集仿真 |
| 3.4 待测器件响应的数字信号处理 |
| 3.4.1 时间序列分割和帧对齐 |
| 3.4.2 包络修正与脉冲响应定位 |
| 3.4.3 Tikhonov正则化 |
| 3.5 实验结果与讨论 |
| 3.5.1 相位分集测试 |
| 3.5.2 电放大器频率响应测试 |
| 3.5.3 讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于差分光学时间拉伸技术的瞬时频率测量 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 差分光学时间拉伸技术实现原理 |
| 4.2.1 双输出推挽式马赫-曾德尔调制器 |
| 4.2.2 差分光电探测 |
| 4.3 瞬时频率测量系统结构 |
| 4.4 实验结果与讨论 |
| 4.4.1 单音信号测量 |
| 4.4.2 双音信号测量 |
| 4.4.3 讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于频谱整形和频时映射原理的实时应力传感系统 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 频谱整形和频时映射原理 |
| 5.3 基于由PM-PCF构成的Sagnac干涉仪和频时映射原理的实时应力解调系统 |
| 5.3.1 保偏光子晶体光纤 |
| 5.3.2 光纤Sagnac干涉仪原理 |
| 5.3.3 基于PM-PCF的 Sagnac干涉仪原理与制作 |
| 5.3.4 基于PM-PCF的 Sagnanc干涉仪用于实时应力解调的系统结构 |
| 5.3.5 实验结果与分析 |
| 5.4 基于单模-两模-单模光纤滤波器和频时映射原理的实时应力解调系统 |
| 5.4.1 少模光纤 |
| 5.4.2 光纤M-Z干涉仪原理 |
| 5.4.3 单模-两模-单模光纤滤波器原理与制作 |
| 5.4.4 基于自制单模-两模-单模光纤滤波器的实时应力解调系统结构 |
| 5.4.5 实验结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本论文的研究内容与成果 |
| 6.2 下一步拟进行的工作 |
| 参考文献 |
| 附录 A 缩略语 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）用于微型光谱仪的宽波段阵列波导光栅的设计与优化（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 经典光谱仪 |
| 1.2.1 棱镜色散型光谱仪 |
| 1.2.2 光栅色散型光谱仪 |
| 1.3 微型光谱仪及其发展现状 |
| 1.3.1 早期的微型光谱仪 |
| 1.3.2 基于平面光波导技术的芯片级光谱仪 |
| 1.4 本文的主要内容与结构安排 |
| 第2章 光波导理论及阵列波导光栅基本原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光波导理论 |
| 2.2.1 平板波导 |
| 2.2.2 矩形波导 |
| 2.3 阵列波导光栅的基本原理 |
| 2.3.1 罗兰圆原理 |
| 2.3.2 光栅方程 |
| 2.3.3 角色散方程 |
| 2.3.4 自由光谱区(FSR) |
| 2.4 阵列波导光栅的性能指标 |
| 2.4.1 插入损耗 |
| 2.4.2 通道损耗非均匀性 |
| 2.4.3 通道串扰 |
| 2.4.4 带宽 |
| 2.4.5 偏振相关性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 宽波段阵列波导光栅的设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 AWG设计流程 |
| 3.3 宽波段20 通道AWG的参数设计 |
| 3.3.1 波导材料的选择 |
| 3.3.2 波导宽度及有效折射率 |
| 3.3.3 阵列波导间距dg及输出波导间距do |
| 3.3.4 衍射级数m及自由光谱区FSR |
| 3.3.5 相邻阵列波导长度差?L及平板波导焦距f |
| 3.3.6 阵列波导数N_g |
| 3.4 阵列波导光栅的理论建模 |
| 3.5 S型类反对称AWG版图结构设计流程 |
| 3.5.1 马鞍形AWG版图结构 |
| 3.5.2 S型类反对称AWG的版图结构 |
| 3.5.3 S型类反对结构版图生成流程 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 微型阵列波导光栅的设计与优化分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 器件尺寸 |
| 4.3 结构参数对版图几何特性的影响 |
| 4.4 阵列波导光栅的尺寸优化算法 |
| 4.4.1 粒子群算法思想的起源 |
| 4.4.2 标准粒子群优化算法工作原理 |
| 4.4.3 约束优化问题的罚函数处理 |
| 4.4.4 约束优化的改进粒子群算法 |
| 4.5 针对阵列波导光栅结构参数的优化分析 |
| 4.5.1 优化问题的描述 |
| 4.5.2 典型案例的优化分析 |
| 4.5.3 宽波段AWG器件尺寸优化设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 宽波段阵列波导光栅的制备及测试 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 掩埋型SiO_2光波导主要制作工艺 |
| 5.2.1 薄膜沉积工艺 |
| 5.2.2 接触式光刻工艺 |
| 5.2.3 刻蚀工艺 |
| 5.2.4 AWG制备结果 |
| 5.3 AWG测试 |
| 5.3.1 测试装置 |
| 5.3.2 通光测试 |
| 5.3.3 AWG芯片测试结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历及攻读学位期间取得的科研成果 |
（3）微纳尺度几种光致力驱动及其机理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 本课题研究目的与意义 |
| 1.2 光致力发展历史 |
| 1.3 光与物质直接作用力 |
| 1.3.1 光镊 |
| 1.3.2 光推力与光拉力 |
| 1.3.3 光侧向力 |
| 1.3.4 光旋转扭矩 |
| 1.4 光与物质间接作用力 |
| 1.4.1 光泳力 |
| 1.4.2 光热电泳力 |
| 1.4.3 光敏聚合物弹性力 |
| 1.4.4 光致喷射推进力 |
| 1.5 光致力应用发展 |
| 1.6 本论文研究内容 |
| 2 微纳尺度光致力研究方法 |
| 2.1 电磁学仿真计算以及光力计算方法 |
| 2.1.1 微纳结构电磁学仿真计算 |
| 2.1.2 光力计算方法 |
| 2.2 热学仿真计算以及光泳力计算方法 |
| 2.3 结构力学仿真计算以及机械弹性波计算方法 |
| 2.4 微纳光纤以及微米金片制备 |
| 2.5 光镊中光力实验测量方法 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 微纳光纤上光泳拉力以及光推力协同效应 |
| 3.1 空气环境锥形光纤上光致微米金片往复运动 |
| 3.1.1 锥形光纤制备与特性以及微米金片合成 |
| 3.1.2 锥形光纤上微米金片光驱动实验 |
| 3.2 微米金片推拉效应机理 |
| 3.2.1 微米金片光推力以及光拉力 |
| 3.2.2 微米金片光泳拉力 |
| 3.2.3 微米金片光推力与光泳拉力协同作用 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 微纳光纤上光致兰姆波驱动马达 |
| 4.1 微纳光纤上微米金片光热膨胀与收缩运动 |
| 4.1.1 电子显微镜实时观察微米金片光热膨胀运动 |
| 4.1.2 微纳尺度金热膨胀系数测定 |
| 4.2 微纳光纤上光致微米金片步进旋转运动 |
| 4.2.1 空气环境以及真空环境金片周期旋转 |
| 4.2.2 金片以亚纳米精度步进运动 |
| 4.2.3 旋转微镜实现光束偏转扫描 |
| 4.2.4 微米金片与微纳光纤间粘附力 |
| 4.3 微米金片旋转运动机理 |
| 4.3.1 微米金片等离子增强光热效应 |
| 4.3.2 脉冲激光激发金片表面声波 |
| 4.3.3 表面声波联合范德华粘附力实现金片步进旋转运动 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 片上微型光镊 |
| 5.1 基于高数值孔径会聚光栅单光束片上光镊 |
| 5.1.1 高数值孔径会聚光栅片上光镊芯片设计 |
| 5.1.2 高数值孔径会聚光栅片上光镊芯片加工 |
| 5.1.3 高数值孔径会聚光栅片上光镊芯片测试 |
| 5.1.4 基于会聚光栅片上光镊光力与光阱势能计算 |
| 5.2 基于自由曲面光学双光束片上光镊 |
| 5.2.1 集成会聚反射镜交叉双光束片上光镊 |
| 5.2.2 片上光镊实验表征 |
| 5.2.3 单个微球捕获 |
| 5.2.4 双微球捕获以及微球间相互作用研究 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 攻读博士期间所取得的科研成果 |
（4）点衍射干涉仪衍射波矢量分析及纳米线波导衍射元件的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 点衍射干涉仪研究历程 |
| 1.2.1 共路点衍射干涉仪 |
| 1.2.2 非共路点衍射干涉仪 |
| 1.3 点衍射干涉仪的衍射元件及分析研究 |
| 1.3.1 共路点衍射干涉仪的衍射元件及分析研究 |
| 1.3.2 非共路点衍射干涉仪的衍射元件及分析研究 |
| 1.4 本文主要研究内容及创新点 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 主要创新点 |
| 2 衍射波矢量分析的理论与方法 |
| 2.1 光与衍射结构的作用——基于电磁场数值方法的近场仿真 |
| 2.1.1 电磁场的时域有限差分方法 |
| 2.1.2 基于电磁场FDTD方法仿真近场衍射波 |
| 2.1.3 衍射问题中的光源建模 |
| 2.2 衍射波近远场传播——基于矢量衍射理论 |
| 2.2.1 基尔霍夫衍射理论 |
| 2.2.2 场等效原理 |
| 2.2.3 衍射波的近场远推 |
| 2.3 远场衍射波的质量分析 |
| 2.3.1 远场衍射波的振幅分析 |
| 2.3.2 远场远射波的位相分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于波导理论的针孔衍射波分析 |
| 3.1 针孔中的光场——基于波导理论求解 |
| 3.1.1 理想金属波导的模场求解 |
| 3.1.2 针孔中的光场——波导理论与电磁场数值方法的求解对比 |
| 3.2 针孔的传导截止效应——基于波导的传输特性 |
| 3.2.1 圆形金属波导的传输特性 |
| 3.2.2 针孔的传导截止效应 |
| 3.3 针孔衍射波的性质分析 |
| 3.3.1 针孔模式场的衍射波求解 |
| 3.3.2 针孔模式场的衍射波分析 |
| 3.4 本章小节 |
| 4 微纳光波导的衍射波分析 |
| 4.1 微纳光波导的传输特性和衍射波分析方法 |
| 4.1.1 基于本征模有限差分方法求解模场和传输特性 |
| 4.1.2 微纳光波导的衍射波分析流程 |
| 4.2 微纳光纤的衍射波分析 |
| 4.2.1 微纳光纤的模场和传输特性 |
| 4.2.2 微纳光纤的衍射波 |
| 4.2.3 微纳光纤的衍射波波前误差 |
| 4.3 纳米线波导的衍射波分析 |
| 4.3.1 纳米线波导的模场和传输特性 |
| 4.3.2 纳米线波导的衍射波 |
| 4.3.3 纳米线波导的衍射波波前误差 |
| 4.3.4 纳米线波导衍射波的优化讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于纳米线波导的衍射元件设计与加工制作 |
| 5.1 基于纳米线波导的衍射元件结构 |
| 5.2 纳米线波导弯曲部分的分析设计 |
| 5.3 纳米线波导的耦合器设计 |
| 5.4 基于纳米线波导的衍射元件的加工与耦合测试 |
| 5.4.1 纳米线波导衍射元件的加工流程 |
| 5.4.2 纳米线波导衍射元件的耦合测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
（5）硅基光开关与光调制器件研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写和符号清单 |
| 1 绪论 |
| 1.1 硅基光子学 |
| 1.2 硅基光调制技术 |
| 1.3 可重构光开关技术 |
| 1.4 本文的主要内容和创新点 |
| 1.4.1 主要内容 |
| 1.4.2 主要创新点 |
| 2 硅基集成光电子器件的理论、仿真与工艺 |
| 2.1 光学仿真方法 |
| 2.1.1 光波导模式理论 |
| 2.1.2 硅波导模式仿真与计算 |
| 2.1.3 光场传输仿真与计算 |
| 2.2 马赫曾德尔结构的基本特性 |
| 2.3 有机电光材料 |
| 2.4 工艺制备方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 硅-有机混合的新型MZI电光调制器 |
| 3.1 硅-有机混合电光调制器的原理 |
| 3.2 硅-有机混合电光调制器研究现状 |
| 3.3 材料、结构设计 |
| 3.3.1 材料性能 |
| 3.3.2 基于亚波长光栅结构的硅-有机混合型MZI电光调制器 |
| 3.3.3 基于等离激元波导的低损耗硅-有机混合MZI电光调制器 |
| 3.4 制作与极化 |
| 3.5 测试与分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 低随机相位误差2×2 MZI光开关单元 |
| 4.1 硅光开关单元的研究现状 |
| 4.2 基于展宽相移区的低随机相位误差2×2 MZI光开关 |
| 4.2.1 器件设计 |
| 4.2.2 器件制作 |
| 4.2.3 器件测试与分析 |
| 4.3 基于宽度渐变欧拉弯曲波导的低随机相位误差2×2 MZI光开关 |
| 4.3.1 器件设计 |
| 4.3.2 器件测试与分析 |
| 4.4 基于新型MMI结构的低随机相位误差2×2 MZI光开关 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 无校准的MZI光开关阵列 |
| 5.1 开关阵列的基本特性与研究现状 |
| 5.2 基于Benes拓扑结构的无校准4×4 MZI光开关阵列 |
| 5.2.1 无校准4×4 MZI光开关阵列的设计 |
| 5.2.2 测试与分析 |
| 5.3 基于Benes拓扑结构的无校准8×8 MZI光开关阵列 |
| 5.3.1 无校准8×8 MZI光开关阵列的设计 |
| 5.3.2 测试与分析 |
| 5.4 基于Benes拓扑结构的无校准16×16 MZI光开关阵列 |
| 5.4.1 无校准16×16 MZI光开关阵列的设计 |
| 5.4.2 测试与分析 |
| 5.5 N×N Benes开关阵列与随机相位误差的关系分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（6）面向多维复用的硅基亚波长结构集成光子器件研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写和符号清单 |
| 1 绪论 |
| 1.1 硅基集成光子学概述 |
| 1.2 光互联中的多维复用 |
| 1.2.1 波分复用技术概述 |
| 1.2.2 偏振复用技术概述 |
| 1.2.3 模式复用技术概述 |
| 1.2.4 空间多维光通信技术概述 |
| 1.3 硅基亚波长结构集成光子器件的产生与发展 |
| 1.4 本文内容和创新点 |
| 2 硅基纳米波导与硅基亚波长结构的特性分析与数值仿真方法 |
| 2.1 硅基纳米波导的特性分析 |
| 2.1.1 基于有限差分频域方法的模式特性分析 |
| 2.1.2 基于有限差分时域方法的传输特性分析 |
| 2.2 硅基亚波长结构的特性分析 |
| 2.2.1 基于等效介质理论的折射率特性分析 |
| 2.2.2 基于平面波展开方法的能带特性分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 硅基集成光子器件的制作与测试 |
| 3.1 硅基集成光子器件的制作流程 |
| 3.2 基于光栅耦合器的垂直耦合测试系统 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 基于各向异性调控与色散调控的硅基偏振维度相关器件 |
| 4.1 基于亚波长光栅异质结的超宽带硅基偏振分束器 |
| 4.1.1 超宽带硅基偏振分束器设计 |
| 4.1.2 器件制作与性能测试 |
| 4.1.3 各类硅基偏振分束器的性能对比 |
| 4.2 基于亚波长光栅/弯曲波导混合结构的超宽带硅基起偏器 |
| 4.2.1 超宽带硅基起偏器设计 |
| 4.2.2 器件制作与性能测试 |
| 4.2.3 各类硅基起偏器的性能对比 |
| 4.3 基于亚波长光栅/缺角波导混合结构的超宽带硅基偏振旋转器 |
| 4.3.1 超宽带硅基偏振旋转器设计 |
| 4.3.2 各类硅基偏振旋转器的性能对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于等效介质折射率调控的硅基模式维度相关器件 |
| 5.1 基于浙变折射率模式转换器的硅基多模波导弯曲结构 |
| 5.1.1 多模弯曲传输中的模间串扰问题 |
| 5.1.2 硅基多模波导弯曲结构设计 |
| 5.1.3 低串扰弯曲结构连接的4通道模式复用系统测试 |
| 5.1.4 各类硅基多模波导弯曲结构的性能对比 |
| 5.2 基于Maxwell鱼眼透镜的硅基多模波导交叉结构 |
| 5.2.1 多模交叉传输中的模式相关损耗问题 |
| 5.2.2 硅基多模波导交叉结构设计 |
| 5.2.3 低损耗交叉结构连接的2通道模式复用系统测试 |
| 5.2.4 各类硅基多模波导交叉结构的性能对比 |
| 5.3 基于等效介质薄膜分束镜的硅基多模波导功分器 |
| 5.3.1 多模分束传输中的模间串扰问题 |
| 5.3.2 硅基多模波导功分器设计 |
| 5.3.3 各类硅基多模波导功分器的性能对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 基于连续区束缚态的硅基超光栅 |
| 6.1 连续区束缚态简介 |
| 6.2 面向波长维度调控的硅基超光栅滤波器 |
| 6.2.1 硅基超光栅滤波器设计 |
| 6.2.2 器件制作与性能测试 |
| 6.2.3 各类硅基光学滤波器的性能对比 |
| 6.3 面向空间多维光通信的硅基超光栅光学天线 |
| 6.3.1 硅基超光栅光学天线设计 |
| 6.3.2 器件制作与性能测试 |
| 6.3.3 各类硅基光栅天线的性能对比 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 作者在学期间取得的科研成果 |
（7）光通信系统中亚波长光栅分束器及屋形谐振腔的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景 |
| 1.2 论文研究的意义 |
| 1.3 论文结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 亚波长光栅的研究进展及应用 |
| 2.1 基于亚波长光栅的高反射镜 |
| 2.2 基于亚波长光栅的抗反射表面 |
| 2.3 基于亚波长光栅的光波导 |
| 2.4 基于亚波长光栅的偏振控制器件 |
| 2.5 基于亚波长光栅的相位控制器件 |
| 2.6 基于亚波长光栅的耦合器 |
| 2.7 基于亚波长光栅的滤波器 |
| 2.8 亚波长光栅的应用前景 |
| 2.9 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 亚波长光栅的严格耦合波分析法及器件设计方法 |
| 3.1 周期结构亚波长光栅的严格耦合波分析法 |
| 3.1.1 一维条形周期结构亚波长光栅的严格耦合波分析 |
| 3.1.2 二维块状周期结构亚波长光栅的严格耦合波分析 |
| 3.2 基于亚波长光栅的光学器件设计方法 |
| 3.2.1 基于一维条形亚波长光栅的器件设计 |
| 3.2.2 基于二维块状亚波长光栅的器件设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 一维亚波长光栅分束器的研究 |
| 4.1 基于一维亚波长光栅的功率分束器 |
| 4.1.1 透射光为平行光束的功率分束器 |
| 4.1.2 基于一维亚波长光栅的合束器 |
| 4.1.3 透射光为会聚光束的功率分束器 |
| 4.1.4 一维条形亚波长光栅双焦透镜 |
| 4.2 基于一维亚波长光栅的偏振分束器 |
| 4.2.1 偏振分束器模型 |
| 4.2.2 偏振分束器的结构设计 |
| 4.2.3 偏振分束器的仿真验证 |
| 4.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 二维亚波长光栅分束器的研究 |
| 5.1 基于二维亚波长光栅的1×N功率分束器 |
| 5.1.1 具有会聚功能的透射型1×N功率分束器模型 |
| 5.1.2 1×N功率分束器的结构设计 |
| 5.1.3 1×N功率分束器的仿真验证 |
| 5.1.4 一种1×9功率分束器 |
| 5.2 基于二维亚波长光栅的柱面透镜、柱面反射镜 |
| 5.2.1 柱面透镜和柱面反射镜模型 |
| 5.2.2 柱面透镜和柱面反射镜的设计与仿真 |
| 5.2.3 柱面透镜的实验验证 |
| 5.3 基于二维亚波长光栅的柱面分束透镜 |
| 5.4 基于二维亚波长光栅的光束偏转器 |
| 5.4.1 光束偏转器模型及光束控制机理 |
| 5.4.2 光束偏转器的性能仿真 |
| 5.4.3 光束偏转器的实验验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 光栅功率分束器与光探测器阵列集成的研究 |
| 6.1 单行载流子光探测器原理 |
| 6.2 与亚波长光栅功率分束器集成的光探测器阵列结构 |
| 6.3 1×N光栅功率分束器的设计与制备 |
| 6.4 集成光探测器阵列的设计与制备 |
| 6.5 集成光探测器阵列的性能测试 |
| 6.5.1 暗电流测试 |
| 6.5.2 频率响应特性测试 |
| 6.5.3 交流饱和特性测试 |
| 6.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 屋形光学谐振腔的研究 |
| 7.1 一种屋形光学谐振腔 |
| 7.1.1 屋形谐振腔的结构及分析 |
| 7.1.2 屋形谐振腔的模式特性 |
| 7.2 一种锥顶形光学谐振腔 |
| 7.2.1 锥顶形谐振腔结构及分析 |
| 7.2.2 锥顶形谐振腔的模式特性 |
| 7.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及申请的专利 |
| 学术论文 |
| 申请专利 |
（8）硅基真空态量子随机数发生器的关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景与研究意义 |
| 1.2 集成化真空态量子随机数发生器国内外研究现状 |
| 1.3 本文研究内容及结构安排 |
| 第二章 基于真空散粒噪声的量子随机数发生器 |
| 2.1 量子熵源及特性分析 |
| 2.2 真空态量子随机数发生器基本知识 |
| 2.2.1 随机数生成方案 |
| 2.2.2 量子条件最小熵 |
| 2.2.3 随机数生成速率 |
| 2.3 随机数性能分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 硅基真空态量子随机数发生器的实验研究 |
| 3.1 硅基集成的光学器件 |
| 3.2 硅基真空态量子随机数发生器的实验实现 |
| 3.2.1 实验装置 |
| 3.2.2 实验关键技术 |
| 3.3 实验结果和分析 |
| 3.3.1 功率谱密度 |
| 3.3.2 后处理 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 总结与展望 |
| 4.1 工作总结 |
| 4.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表论文情况 |
（9）光载射频信号处理若干技术及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光载射频信号处理的研究背景和意义 |
| 1.2 光载射频通信的发展动态及技术优势 |
| 1.2.1 光载射频信号处理与光载射频通信的国内外研究现状 |
| 1.2.2 光载射频通信技术的未来发展趋势 |
| 1.2.3 光载射频通信技术面临的挑战 |
| 1.2.4 射频光子信号处理在雷达系统中的应用及发展前景 |
| 1.3 论文主要内容及结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 光载射频信号处理的理论基础 |
| 2.1 RoF系统中光载射频信号的产生 |
| 2.1.1 光载射频通信系统中的调制器 |
| 2.1.2 双光源外差混频技术 |
| 2.2 光电上变频和下变频技术 |
| 2.2.1 MZM实现上变频 |
| 2.2.2 EAM实现上变频 |
| 2.2.3 光电下变频技术 |
| 2.3 射频信号的光域调制与解调技术 |
| 2.3.1 光载射频信号的直接调制技术 |
| 2.3.2 光载射频信号的外调制技术 |
| 2.3.3 光载射频信号的包络检波解调 |
| 2.4 光载射频通信链路中的信号失真原因及分析 |
| 2.4.1 谐波失真问题研究 |
| 2.4.2 RoF系统光纤链路中的传输色散 |
| 2.4.3 RoF链路中的噪声产生原因及特性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 多信道高谱效相干光载射频通信系统 |
| 3.1 基于串联单边带调制的光载射频信号产生 |
| 3.1.1 光载射频信号串联单边带调制的方案设计 |
| 3.1.2 光载射频信号串联单边带调制的数学模型与理论推导 |
| 3.2 基于光正交单边带复用的光载射频信号产生 |
| 3.2.1 光载射频信号正交单边带复用的方案设计 |
| 3.2.2 光载射频信号正交单边带复用的理论推导与分析 |
| 3.3 多信道高谱效相干光载射频通信系统仿真与实验研究 |
| 3.3.1 相干光载射频通信系统仿真研究 |
| 3.3.2 多模态相干光载射频通信系统的设计及实验平台的建立 |
| 3.3.3 基于数字信号处理的光载射频通信相干接收与信号解调恢复 |
| 3.3.4 多信道高谱效光载射频通信系统实验结果及性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于硅基光电子的相干光载射频通信集成收发机 |
| 4.1 高Q值超窄带的光带通滤波器设计 |
| 4.1.1 基于硅基单微环的波长选择性光带通滤波器 |
| 4.1.2 基于串联多微环的可调谐超窄带光带通滤波器 |
| 4.2 基于硅基滤波器和硅基调制器的集成光载射频信号发射机设计 |
| 4.2.1 硅基双电极马赫-曾德尔调制器的设计与实现 |
| 4.2.2 硅基集成多信道光载射频信号发射机设计与实现 |
| 4.2.3 硅基光载射频信号发射机的仿真验证及结果分析 |
| 4.3 基于集成发射机的相干光载射频通信系统 |
| 4.3.1 集成相干光载射频信号发射机的实现 |
| 4.3.2 光载射频通信系统性能验证及结果分析 |
| 4.4 光载射频通信集成数字相干光接收机前端设计 |
| 4.4.1 集成数字相干光接收机的方案设计 |
| 4.4.2 集成数字相干光接收机前端的设计结构 |
| 4.4.3 数字相干光接收机前端模块的性能参数指标 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于DP-DPMZM和SOA-MZI的光载射频信号处理技术 |
| 5.1 基于DP-DPMZM的光载射频信号移相与倍频方案 |
| 5.1.1 基于DP-DPMZM倍频相移方案的机理分析与数学模型 |
| 5.1.2 倍频功能的数值仿真与验证分析 |
| 5.1.3 移相功能的数值仿真结果及分析 |
| 5.1.4 基于DP-DPMZM的倍频移相系统性能影响因素分析 |
| 5.2 基于MZM和SOA的射频光子滤波器的设计方案 |
| 5.2.1 基于MZM和SOA的射频光子滤波模块设计 |
| 5.2.2 基于MZM和SOA的射频光子滤波器仿真验证及结果分析 |
| 5.2.3 射频光子滤波器的应用分析 |
| 5.3 基于SOA-MZI结构的光载射频信号移相器设计 |
| 5.3.1 光载射频信号移相的机理特点及典型设计方案分析 |
| 5.3.2 基于SOA-MZI结构的射频光子移相器设计方案 |
| 5.3.3 基于SOA-MZI的光载射频移相器仿真验证及结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文研究成果 |
| 6.2 不足之处及改进措施 |
| 6.3 未来展望 |
| 附录 |
| 缩略语 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的学术成果目录 |
（10）血运光学传感解调方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.1.1 血氧饱和度检测技术 |
| 1.1.2 光纤光栅解调技术 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 血氧饱和度检测技术 |
| 1.2.2 光纤光栅解调技术 |
| 1.2.3 微环谐振器 |
| 1.3 论文的主要工作内容 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 第二章 耦合模理论及光纤光栅解调技术 |
| 2.1 光纤耦合模理论 |
| 2.1.1 耦合模方程 |
| 2.1.2 双波导耦合模理论 |
| 2.2 琼斯矩阵算法理论 |
| 2.3 光纤布拉格光栅解调技术 |
| 2.3.1 边缘滤波法 |
| 2.3.2 匹配光栅法 |
| 2.3.3 可调谐滤波法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 全光纤组合器件传输特性分析 |
| 3.1 全光纤单级马赫曾德尔干涉结构传输特性研究 |
| 3.1.1 全光纤单级马赫曾德尔干涉结构理论模型 |
| 3.1.2 解调特性仿真分析 |
| 3.2 全光纤多级马赫曾德尔干涉结构传输特性研究 |
| 3.2.1 全光纤多级马赫曾德尔干涉结构理论模型 |
| 3.2.2 解调特性仿真分析 |
| 3.3 全光纤微环谐振器传输特性研究 |
| 3.3.1 全光纤微环谐振器理论模型 |
| 3.3.2 解调特性仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于微谐振环的全光纤双路边缘解调方案 |
| 4.1 基于微谐振环的全光纤双路边缘解调系统方案 |
| 4.1.1 全光纤双路边缘解调系统 |
| 4.1.2 结构模型与理论分析 |
| 4.2 解调特性仿真分析 |
| 4.2.1 微环累计相位与干涉臂相位差对解调特性的影响 |
| 4.2.2 微环耦合系数对解调特性的影响 |
| 4.2.3 光纤耦合器耦合角对解调特性的影响 |
| 4.2.4 微环传输损耗因子对解调特性的影响 |
| 4.3 基于LabVIEW的光栅传感器上位机温度监测软件 |
| 4.3.1 LabVIEW图形化编程介绍 |
| 4.3.2 软件系统功能设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 适用于皮瓣血运检测的光学传感系统方案 |
| 5.1 皮瓣血运检测光学传感系统整体框图 |
| 5.2 双波长多探测器的全方位血氧饱和度测量方案 |
| 5.2.1 光学组织传播理论 |
| 5.2.2 全方位血氧饱和度测量理论模型 |
| 5.2.3 全方位血氧饱和度测量系统方案 |
| 5.3 温度在线监测方案 |
| 5.4 传感系统实验数据分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表论文情况 |
四、Optical Measurement Techniques for Optical Fiber and Waveguide Devices（论文参考文献）
- [1]基于超快光学技术的实时测量系统研究[D]. 白卓娅. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]用于微型光谱仪的宽波段阵列波导光栅的设计与优化[D]. 邓鑫宸. 浙江大学, 2021(01)
- [3]微纳尺度几种光致力驱动及其机理研究[D]. 卢锦胜. 浙江大学, 2021(01)
- [4]点衍射干涉仪衍射波矢量分析及纳米线波导衍射元件的研究[D]. 王晨. 浙江大学, 2021(01)
- [5]硅基光开关与光调制器件研究[D]. 宋立甲. 浙江大学, 2021(01)
- [6]面向多维复用的硅基亚波长结构集成光子器件研究[D]. 许弘楠. 浙江大学, 2021(01)
- [7]光通信系统中亚波长光栅分束器及屋形谐振腔的研究[D]. 武刚. 北京邮电大学, 2021(01)
- [8]硅基真空态量子随机数发生器的关键技术研究[D]. 朱梦林. 北京邮电大学, 2021(01)
- [9]光载射频信号处理若干技术及应用研究[D]. 陈光. 北京邮电大学, 2021(01)
- [10]血运光学传感解调方法研究[D]. 贺静. 北京邮电大学, 2021(01)