硅基二氧化硅热光开关的研究

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1、学号：S13010057硕士学位论文硅基二氧化硅热光开关的研究研究生姓名：刘慈航学科、专业：光学二○一六年三月分类号：密级：可公开UDC：编号：硅基二氧化硅热光开关的研究STUDYOFSILICAONSILICONTHERMO-OPTICSWITCH学位授予单位及代码：长春理工大学（10186）学科专业名称及代码：光学（070207研究方向：导波光学申请学位级别：硕士指导教师：郭丽君研究生：刘慈航论文起止时间：2013.09—2016.3长春理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，《硅基二氧化硅热光开关的研究》是本人在指导教师的指导下，独立

2、进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：年月日长春理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文全文数据库和CNKI系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容

3、编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：年月日导师签名：年月日摘要光开关矩阵是组成大规模光交换系统的核心器件之一，并且广泛应用于各种光网络中。单晶体硅与硅化物的优势在于硅的热传导效率很高、波导损耗很小、工艺成熟易于集成，现实中对于它的利用率同样很高，具有很好的发展前景。在硅基二氧化硅热光开关的研究中，光开关在制备工艺上有着一定的困难与不成熟，所以本文主要使用Optiwave公司研发的软件对耦合器、光开关以及大型光开关阵列进行优化设计。主要研究内容包括：（1）根据对热光开关的特性以及其各项参数的研究，提出优化方案。（2）

4、通过OptiBPM软件优化设计的MZI（Mach-Zehnderinterferometer）型开关单元，并对其光路进行性能仿真得到其光路传输时的归一化功率与折射率变化图。（3）根据相移器原理设计加热电极结构，同时通过COMSOL有限元仿真软件对电极的热传导特性进行性能仿真，得到Si基SiO2与SOI光波导热光效应仿真输出。（4）在2×2光开关单元的优化设计基础上，按网络结构构建8×8矩阵光交换模块，通过Opti-System软件对2×2，4×4MZI型Si基SiO2光开关阵列的性能进行仿真与分析，并测量出各输出端口的能量输出功率。关键词：热光开关加热电极光开关矩阵

5、硅基二氧化硅IABSTRACTOpticalswitchmatrixisoneofthecorecomponentsoflarge-scaleopticalswitchingsystemandiswidelyusedinvariousopticalnetworks.Singlecrystalsiliconhasmanyadvantagesincludinghighheattransferefficiency,lowwaveguideloss,matureproductiontechnologyandeasyintegration.Italsohashighutili

6、zationinpracticalapplicationsandhasgoodprospectsfordevelopment.Inthestudyofsilicabasedopticalswitch,opticalswitchinthepreparationprocesshasacertaindegreeofdifficultyandnotmature,sothisarticlemainlyuseOptiwavesoftwaretooptimizethedesignofcoupler,opticalswitchandopticalswitcharrayislarge

7、.Themainresearchcontentsinclude:(1)Accordingtothecharacteristicsofthermoopticswitchanditsparameters，weproposedoptimizationscheme.(2)ThroughOpti-BPMsoftwareoptimizationdesigntheMZIswitchunitandperformancesimulationofitsopticalpath,wegotthenormalizedpowervs.thechangeofrefractiveindex.(