| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 1 绪论 | 第12-25页 |
| 1.1 光互连与硅基光子学 | 第12-19页 |
| 1.1.1 光互连的兴起 | 第12-15页 |
| 1.1.2 硅基光子学 | 第15-16页 |
| 1.1.3 硅基光子学平台上的光互连 | 第16-19页 |
| 1.2 硅基波分复用器/解复用器 | 第19-21页 |
| 1.3 硅基全光波长转换器 | 第21-22页 |
| 1.4 本论文的主要内容和创新点 | 第22-25页 |
| 1.4.1 本论文的章节安排 | 第22-23页 |
| 1.4.2 本论文主要创新点 | 第23-25页 |
| 2 硅基光波导基础理论 | 第25-47页 |
| 2.1 基于绝缘体上硅材料的光波导 | 第25-27页 |
| 2.2 硅基波导的仿真 | 第27-31页 |
| 2.2.1 麦克斯韦方程组 | 第27-28页 |
| 2.2.2 有限元法 | 第28-29页 |
| 2.2.3 时域有限差分方法 | 第29-31页 |
| 2.3 硅基波导中的模场分布 | 第31-37页 |
| 2.3.1 条形波导 | 第31-35页 |
| 2.3.2 狭缝波导 | 第35-37页 |
| 2.4 硅基波导的线性特性 | 第37-41页 |
| 2.4.1 模场限制 | 第37-38页 |
| 2.4.2 光传输损耗 | 第38-40页 |
| 2.4.3 尺寸敏感性 | 第40-41页 |
| 2.4.4 温度敏感性 | 第41页 |
| 2.5 硅基波导中的非线性光学效应 | 第41-46页 |
| 2.5.1 自相位调制效应 | 第43-44页 |
| 2.5.2 交叉相位调制 | 第44页 |
| 2.5.3 四波混频效应 | 第44-45页 |
| 2.5.4 双光子吸收 | 第45页 |
| 2.5.5 自由载流子吸收 | 第45-46页 |
| 2.6 本章小结 | 第46-47页 |
| 3 硅基光波导的制作工艺 | 第47-56页 |
| 3.1 关键加工设备 | 第47-49页 |
| 3.1.1 电子束光刻设备 | 第47-48页 |
| 3.1.2 干法刻蚀设备 | 第48-49页 |
| 3.1.3 薄膜沉积设备 | 第49页 |
| 3.2 硅基波导的主要制造工艺 | 第49-52页 |
| 3.3 硅基波导的测试 | 第52-55页 |
| 3.3.1 端面耦合 | 第52-53页 |
| 3.3.2 垂直耦合 | 第53-55页 |
| 3.4 本章小结 | 第55-56页 |
| 4 基于准相位匹配的全光波长转换器 | 第56-94页 |
| 4.1 四波混频理论模型 | 第56-60页 |
| 4.1.1 四波混频效应 | 第56-57页 |
| 4.1.2 波导中的四波混频模型 | 第57-60页 |
| 4.2 准相位匹配原理 | 第60-63页 |
| 4.3 基于准相位匹配技术的狭缝波导波长转换器 | 第63-84页 |
| 4.3.1 波导结构设计 | 第64-66页 |
| 4.3.2 基于PMS和PMC方案的高效波长转换 | 第66-74页 |
| 4.3.3 注入泵浦光功率的影响 | 第74-76页 |
| 4.3.4 波导宽度的影响 | 第76-79页 |
| 4.3.5 目标信号波长的影响 | 第79-82页 |
| 4.3.6 QPM-FWM双泵浦非简并四波混频波长转换研究 | 第82-84页 |
| 4.4 增强型狭缝波导波长转换器 | 第84-92页 |
| 4.4.0 增强型相位失配补偿方案 | 第84-85页 |
| 4.4.1 基于EPMC的波长转换 | 第85-89页 |
| 4.4.2 k的影响 | 第89-92页 |
| 4.5 本章小结 | 第92-94页 |
| 5 基于自由空间超材料的粗波分复用器/解复用器 | 第94-124页 |
| 5.1 超材料设计理论 | 第94-99页 |
| 5.1.1 亚波长超材料 | 第94-96页 |
| 5.1.2 自由空间超材料设计 | 第96-97页 |
| 5.1.3 反向设计方法 | 第97-99页 |
| 5.2 迟滞效应不敏感的超材料结构 | 第99-103页 |
| 5.2.1 迟滞效应 | 第100-101页 |
| 5.2.2 迟滞效应不敏感的类光子晶体超材料结构 | 第101-103页 |
| 5.3 基于迟滞效应不敏感超材料结构的波分解复用器 | 第103-123页 |
| 5.3.1 器件结构与设计流程 | 第103-107页 |
| 5.3.2 类光子晶体超结构的迟滞效应不敏感特性验证 | 第107-113页 |
| 5.3.3 类光子晶体超结构中主要结构参数的影响 | 第113-115页 |
| 5.3.4 类光子晶体超结构的温度、尺寸敏感性分析 | 第115-120页 |
| 5.3.5 低损低串扰大带宽的CWDM粗波分解复用器 | 第120-123页 |
| 5.4 本章小结 | 第123-124页 |
| 6 总结与展望 | 第124-126页 |
| 致谢 | 第126-127页 |
| 参考文献 | 第127-139页 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表论文目录 | 第139-140页 |
| 附录2 攻读博士学位期间申请专利 | 第140页 |
