一、光波导-光纤自动对接系统研究与实现（论文文献综述）
汤敏[1]（2021）在《高阶横模光纤激光器关键技术研究》文中指出光纤激光器因其光束质量高、体积小、抗干扰能力强、与光纤兼容性好等诸多优势而备受关注。高阶横模光纤激光器作为一种新型的光纤激光器,由于其能够输出具有特殊强度分布、相位分布以及偏振分布的高阶模式,在光传感、光通信、光学镊子、等离子体激发、材料加工等领域拥有重要应用价值。在高阶横模光纤激光器的相关研究中,输出模式的阶数、激光器斜率效率、输出波长数量、模式纯度以及激光器线宽等是表征高阶横模光纤激光器性能的关键技术参数。高质量的高阶横模光纤激光器为上述诸多领域的技术发展提供了重要技术支撑,是当下的研究热点。本文针对高阶横模光纤激光器输出模式阶数、光纤激光器的斜率效率及其输出波长数目、波长可调谐范围、激光器线宽等问题展开了一系列深入的理论和实验研究,主要研究内容和创新点如下:1.针对传统高阶横模光纤激光器输出模式阶数低、易受模式转换器件的转换率和插入损耗影响的问题,提出了一种可以直接从光纤激光器中输出高阶横模的方案。该方案是通过控制掺铒光纤中铒离子的分布范围实现特定矢量模式输出的,同时激光器是直接振荡在该矢量模式上的。首先,设计并仿真实现了一种可直接输出高阶矢量模式(HE21、TE01、HE31、EH11和HE12模式)的光纤激光器,该光纤激光器输出高阶矢量模式的纯度可以达到99.99%、激光器的斜率效率高达61.25%;其次,设计并仿真实现了一种角向偏振光束(TE01模式)输出的光纤激光器,该光纤激光器直接振荡在TE01模式上,输出模式纯度可以达到99.99%,斜率效率可以达到66.15%。所提出来的设计方案对光纤激光器实现更高阶矢量模式输出以及提升光纤激光器的斜率效率等方面具有指导意义。2.提出了一种基于复合腔结构和模式选择滤波器的单纵模窄线宽高阶矢量模式光纤激光器。复合腔是由一个主腔和两个被动子腔组成的,用于实现激光器的单纵模操作。模式选择滤波器是由光纤布拉格光栅和机械长周期光纤光栅（long period fiber grating,LPFG）构成,用于实现波长和模式的选择。通过调整偏振控制器、机械LPFG上的倾斜角度以及施加在LPFG上的压力,该激光器在1543.35 nm（1544.38 nm）处成功地输出了径向偏振光束（TM01模式）和角向偏振光束。激光器的信噪比（signal-to-noise ratio,SNR）大于60 dB,20d B线宽分别为5.7 k Hz和6.8 k Hz,输出模式纯度大于91.8%。该光纤激光器可以应用于激光雷达、密集波分复用系统以及光纤传感等领域。3.针对高阶标量模式光纤激光器的输出波长数相对较少的问题,提出了两种输出多波长LP11模式的光纤激光器。研制了模式选择耦合器（mode selective coupler,MSC）,并将该MSC用于所提出的两种多波长LP11模式光纤激光器以实现LP11模式的输出。一种是基于马赫-曾德尔滤波器（Mach-Zehnde filter,MZF）的光纤激光器,实验获得了单波长到四波长的LP11模式输出,其信噪比高于36 d B,模式纯度高于95%。另一种是基于双萨格纳克梳状滤波器（dual-Sagnac comb filter,DSCF）的光纤激光器,实验获得了一到六个波长的LP11模式输出,其SNR高于40 d B,LP11模式的纯度高于95%。这两种光纤激光器可应用于波分-模分混合复用系统,以进一步提升通信容量。4.针对轨道角动量模式光纤激光器输出波长数相对较少的问题,提出并搭建了一种基于MSC、MZF和Sagnac环滤波器的多波长轨道角动量模式光纤激光器。其中,MSC用于实现基模到LP11模式的转换,在MSC的少模输出端加挤压式偏振控制器用于生成轨道角动量模式。研究了滤波器的工作原理,其中MZF用于提供梳状滤波谱,Sagnac环滤波器用于增加波长的调谐范围。搭建的光纤激光器,实验上获得了一到四个波长、拓扑电荷数为±1的轨道角动量模式输出,并且波长的可调谐范围高达22.64 nm,SNR大于34 d B,模式纯度高于95%。该光纤激光器的成功研制,可以为光通信系统、光传感系统提供优质的光源。5.提出了一种面向高阶横模光纤激光器应用的FP（Fabry-Perot,FP）滤波器。使用倾斜光纤布拉格光栅作为FP滤波器的反射镜与模式转换器,与传统的MZF,Sagnac环滤波器以及FP滤波器相比,该滤波器在特定波长处可以实现矢量模式的转换,同时具备窄带特性。理论研究了倾斜光纤布拉格光栅的倾斜角度对FP滤波器传输特性的影响,当倾斜角度为0°时,该滤波器表现出了波长选择特性,具备窄线宽特性。当倾斜角度为2°时,该滤波器表现出了波长选择和模式选择特性,同时具备模式转换功能和窄线宽特性。与此同时,也研究了倾斜光纤布拉格光栅的长度、调制深度以及光纤长度对FP滤波器传输特性的影响。该FP滤波器可以应用于光纤激光器,波分/模分复用系统。
付鸿敏[2]（2021）在《应用于氮化硅光子芯片的模斑转换器研究》文中指出氮化硅（Si3N4）材料因其较宽的透明窗口和较低的温度敏感性,可实现高折射率差、低传输损耗的光波导等优点在集成光波导器件领域受到了广泛的重视。近年来,各种实验室原型的氮化硅光波导器件相继研制成功,推动着氮化硅光波导器件不断向实用化迈进。然而,通常氮化硅光波导的截面尺寸远小于普通单模光纤的截面尺寸,因此其在与单模光纤耦合时由于波导与光纤的模场失配导致的耦合损耗也较大,使得器件的性能不能得到充分发挥,阻碍了氮化硅光波导器件的实用化。目前,降低氮化硅光波导与光纤耦合损耗的两种主要方案分别是采用光栅耦合器与采用模斑转换器,这其中采用模斑转换器通常可实现较高的耦合效率、较大的工作带宽和较低的偏振依赖性。本文分别针对标准单模光纤及锥形单模光纤与氮化硅光波导耦合的两种情形,研究、设计并制作了应用于氮化硅光波导的模斑转换器,测试了相应的耦合效率,分析讨论了提升耦合效率的技术路线。论文的具体工作如下:首先,介绍了当前国内外有关模斑转换器的研究现状,说明了氮化硅光波导模斑转换器的研究意义。然后,针对模斑转换器的理论设计,介绍了相关理论知识,主要包括条形波导的模式求解、光纤与光波导的对接耦合理论、模斑转换器的基本原理以及器件测试的截断法。并采用理论分析与数值仿真相结合的方式,确定了应用于两种光纤耦合情形的模斑转换器设计思路,主要是在水平和竖直方向对氮化硅波导模场进行设计,并经多次仿真优化,初步确定器件参数。最后,针对模斑转换器的制作与性能测试展开研究。依次进行了制作工艺研究与设计,掩膜版设计、器件制作与测试、结果分析等。实验结果表明:氮化硅条形直波导与标准单模光纤的端面耦合损耗是14.98 d B,水平锥形Epo Core作为包层的氮化硅倒锥形模斑转换器能将该值降低为12.39 d B;氮化硅条形直波导与模场直径为3.2μm的锥形单模光纤的端面耦合损耗是6.82 d B,氮化硅正锥形阶梯波导模斑转换器能将该值降低为5.98 d B。这证明了所制作的氮化硅波导模斑转换器能有效提高与光纤的耦合效率。
姚咏[3]（2020）在《半导体激光器耦合封装技术研究》文中认为随着因特网业务的蓬勃发展,对网络中光纤链路的监测显得尤为重要。光时域反射仪（Optical Time Domain Reflectometer,OTDR）具有灵敏度高、便于携带、操作简单等优点,是常用的光纤链路监测工具。实际应用中,OTDR的测距性能至关重要,而OTDR光源的光功率极大地影响了 OTDR的测距性能,因此研究和发展半导体激光器的耦合封装技术,提高激光器的输出光功率具有重要意义。本文主要研究基于分布反馈式激光二极管（Distributed Feedback Laser Diode,DFB-LD）和半导体光放大器（Semiconductor Optical Amplifier,SOA）的耦合封装技术,包括芯片耦合方案、器件封装方案、半自动化耦合控制系统方案和脉冲测试系统方案设计等,并于实验上进行了相关验证。首先,本文探讨了 OTDR光源的研究现状和市场情况,并简要介绍了波导耦合对准技术和自动耦合技术,为后续的方案设计提供了理论基础。接着,本文设计了 DFB芯片和SOA芯片的耦合方案和器件封装方案。本文设计的耦合方案为直接耦合,通过实际测试不同有源区倾斜角度和长度的SOA芯片性能,采用了有源区倾斜角度为14 °、长度为1500μm的SOA,并根据耦合系统的功能设计、搭建了耦合系统的硬件平台。本文设计的器件封装方案基于10G微型器件多源协议（Multi-source Agreement of 10 Gbit/s Miniature Device,XMD-MSA）封装,根据器件内部的光路结构和电路要求设计了芯片所需的热沉,同时分析了器件的热传导过程以验证可行性,并优化了封装工艺以获得更高的光功率输出;根据工艺流程制作了 XMD封装的光发射组件（Transmitter Optical Sub-Assembly in a XMD package,XMD-TOSA）样品,并分析 了各个阶段的耦合结果和封装过程中的常见问题。然后,为了提高基于载片的芯片（chip on carrier,COC）耦合过程的工作效率,本文设计了 一种半自动化耦合控制系统方案。本文设计的耦合控制系统主要包括硬件设计和软件功能设计,硬件平台基于耦合方案设计并搭建;该控制系统的控制算法基于爬山法,并根据运动平台的特性提出防误判机制和补偿机制,优化了控制算法。此外,本文验证了该控制系统的相关功能,耦合过程可在4分钟内完成,可用于上述COC耦合过程以提高封装效率。最后,为了测试器件的性能,本文设计了一种脉冲测试系统方案。本文基于比较的测试思想设计了脉冲测试系统,并设计、搭建了连续光测试系统对脉冲测试系统进行定标,以提高测试结果的准确性。基于该脉冲测试系统测试了器件的脉冲峰值功率和脉冲宽度,测试的XMD-TOSA样品峰值功率为70mW、脉宽为7ns,并分析了封装过程中器件的失效原因。本文设计的芯片耦合方案、器件封装方案、半自动化耦合系统方案和脉冲测试系统方案有利于XMD-TOSA样品的小批量生产和测试。
陈宫傣[4]（2020）在《纤维集成光器件的热扩散方法研究》文中研究说明光纤器件一直以来都是光纤通信技术和光纤传感技术中的研究热点。将多条光路或多个功能单元集成于一根光纤的纤维集成光器件侧重于纤维集成,具有结构紧凑、功能多样以及便于与现有光纤网络相连等优点,在全光网络的构建中具有不可替代的重要作用。光纤热扩散技术是实现纤维集成光器件的重要方法之一,具有适用范围广、操作简便、保持光纤外径尺寸和良好机械强度等优点,有利于发展功能复杂的新型纤维集成光器件。光纤热扩散研究通常局限于较低程度热扩散,缺乏更加深入细致的探讨。光纤热扩散在光纤轴向以及径向两个自由度上诱导的折射率变化能够在光纤内部构建复杂的、平缓过渡的三维折射率结构,从而实现光场变换、模场耦合、光路交互和模场适配等功能。本文探讨了光纤热扩散技术在纤维集成光器件领域的应用潜力,主要通过仿真分析的方式研究了基于光纤热扩散技术的模场适配器、光纤微透镜和多芯光纤分路器。本论文主要包括以下研究内容:1.理论推导了光纤中掺杂物质在高温条件下的热扩散过程,并进行了仿真结果验证。在维持光纤外径尺寸不变的情况下,由于内部掺杂物质的热扩散运动,光纤折射率分布逐渐演变为高斯函数形式。单根光纤的热扩散效果表现为传输模场的扩展,多段光纤的热扩散效果表现为在光纤内部构建复杂的、平缓过渡的三维折射率结构。足够缓变的梯度温度场中,热扩散重塑的三维折射率过渡区可以实现光纤内传输模场的绝热转变。以多种光纤为例展示了光纤折射率分布的热扩散演变过程。2.利用光纤热扩散技术,提出一种三明治结构的模场适配方案,可实现各种特种光纤与普通单模光纤之间的超高效率基模场适配。双包层光纤作为桥接光纤用于连接特殊模场光纤与单模光纤。双包层光纤经过专门的参数设计,一方面,双包层光纤与单模光纤的基模场几乎完全一致;另一方面,经过适度的热扩散后,桥接双包层光纤与待适配特殊模场光纤的折射率分布实现匹配。掺杂剂热扩散在光纤内部构建平缓变化的三维折射率过渡区。热扩散区域以特殊模场光纤-双包层光纤熔接点为中心,特殊模场光纤的基模场通过该过渡区绝热地转变为双包层光纤的基模场（等同于单模光纤的基模场）。3.提出了使用简单阶跃折射率光纤制备梯度折射率光纤微透镜、微透镜组和微透镜阵列的方案。阶跃折射率多模光纤经过适度热扩散后能够等效于梯度折射率光纤,以此为基础制备正径向梯度热扩散光纤微透镜,等效于自聚焦光纤微透镜。另一种反径向梯度折射率分布的热扩散光纤微透镜能够用作光纤微凹透镜。热扩散光纤微透镜为纤维集成光器件尤其是全光纤器件的制备提供了更多光纤微透镜解决方案。4.构建了梯度折射率双透镜系统,将同轴传输、相隔很近的多芯光纤各个纤芯通道的光同轴分离,并分别耦合到独立的多根单模光纤中,可实现低损耗、低串扰的多芯光纤分路器。分别用光束传输法和光线传输矩阵模型验证了双芯光纤和单模光纤之间的高效分束连接。微调透镜间隙能够对光学组件参数失配进行补偿,同轴组装有利于结构紧凑、操作简便的多芯光纤分束器制备。
赵琳楠[5]（2019）在《熔融拉锥型光纤模式选择耦合器的理论和实验研究》文中研究表明光纤模式转换器可以实现光纤中不同横向模式之间的转换,在模式复用光纤通信系统、高阶横模光场产生等方面有着重要而广泛的应用,其常见的实现方案包括基于长周期光纤光栅、机械压力光纤光栅、光子灯笼、光纤模式选择耦合器等。其中光纤模式选择耦合器具有结构简单、插入损耗小、工作带宽大等优势,引起了人们的广泛关注。本文主要研究熔融拉锥型光纤模式选择耦合器,对其进行了较为深入的理论和实验研究,取得的主要研究成果如下（1）介绍了光纤中的模式的概念、分类和性质等。结合仿真分析讨论了LP01模、LP11模、LP21模和LP02模等线偏振模的光场功率密度分布。利用微扰法推导了耦合模方程,为后续模式选择耦合器的分析和设计奠定了基础（2）推导了计算不同波导之间耦合系数的积分公式,并结合超模理论讨论了基于耦合模理论的模场积分法的准确度。仿真分析了不同类型光纤之间的模式转换,包括单模-双模、单模-四模,讨论了工作波长、纤芯间距等对模式耦合特性的影响。（3）利用RSoft对光纤模式选择耦合器进行建模仿真,分析了光纤中的模式耦合过程中能量的流动。通过合理设计光纤的参数,使单模光纤中的LP01模和少模光纤中的不同高阶模式发生耦合,仿真了基模转换成高阶模式的能量流动过程。（4）分别使用普通单模光纤-自制双模光纤、普通单模光纤-商用四模光纤制作了模式选择耦合器。通过合理的设计,实现了LP01模到LP11模的转换。并测试了其性能参数:在1530nm到1560nm的波长范围内,两种模式选择耦合器均实现了 LP01模向LP11模的有效转换;单模-双模光纤模式选择耦合器的附加损耗从1.9dB降到1.4dB,模式转换效率从为1.2%增加到3.2%;单模-四模光纤模式选择耦合器的附加损耗从2.23dB降到1.68dB,模式转换效率从0.58%增加到2%。
孙宝光[6]（2019）在《平板光波导的矩阵方法及硅波导耦合的模拟研究》文中研究指明集成光学是集光电子学、光波导理论、激光技术和微电子学等于一体的交叉学科,主要研究和开发光通信、光学信息处理、光子计算机和光传感等所需的多功能、稳定、可靠的光集成体系和混合光电集成体系。在集成光路中,把各个分立元件连结起来的关键元件就是光波导,其中平板光波导是集成光学中非常重要的一种波导模型,它的导模和辐射模的场分布相对简单,另外它还是各种复杂光波导的基本单元。因此,本文提出了使用矩阵理论来研究平板光波导的传播模式的方法。光源小型化对于集成光路是非常重要的,芯片上的单片光源对光互连来说是绝对必要的。因此,本文提出了一种将边发射激光器与硅波导耦合的设计方法。光纤与硅波导的耦合是集成光子学中实现芯片与芯片互联时的基本问题。因此,本文提出了一种使用等离子体波导实现光纤与硅波导耦合的设计方法。这三部分的主要工作如下:（1）平板光波导又称二维平面光波导,可以看成多层的堆栈,当平面波入射在层状介质中,在每一层边界上发生反射和透射,此时,可以使用矩阵方法来表示各层介质边界上的前向和后向波的复振幅,并写出传输矩阵。在导波模式下,二维波导在边界上可以认为没有输入只有输出,此时传输矩阵的复元素D=0,我们可以得到此导波模式下的有效折射率。再进一步由菲涅耳方程确定出光在介质表面上发生反射和折射时的连续性边界条件,最终可以得到光波的电场和磁场分布。最后我们将矩阵方法进一步推广应用于所有类型的二维平面光波导,包括多层阶跃折射率介质波导、梯度折射率波导、槽波导和等离子体波导,分别对其TE模和TM模式光传播模式进行研究,并在应用过程中证明了矩阵方法与光波导的电磁理论是一致的。研究表明,矩阵方法对于分析二维平面光波导的导波模式具有通用性,适用于所有类型的二维平面光波导。另外,矩阵方法比较简单,在导波模式下,比较容易写出二维平面光波导的传输矩阵,得到其有效折射率。矩阵方法通过对矩阵中各元素进行分析,可以对光在平板光波导传播特性进行更深入的研究。矩阵方法的进一步发展,可用于分析其他波动的问题,如电磁波,声波和弹性波。（2）本文提出的边发射激光器与倒锥硅波导对接耦合的耦合器设计方式,充分考虑耦合器制作、组装中不可避免的存在的间隙、横向和纵向偏移等情况对耦合效率的影响,并对耦合器设计进行优化以得到最佳耦合效率。本文选择的边发射激光器有两例:第一个是InGaAsP/InP边发射激光二极管,第二例是Ge/Si氧化物边发射激光二极管。我们研究发现边发射激光二极管与介质硅波导的耦合损耗主要来自:反射、底部泄漏和侧面泄漏。反射和底部泄漏随间隙偏移、横向偏移和纵向偏移而发生显着变化,两侧面的泄漏随间隙偏移、横向偏移和纵向偏移并不敏感。其中,空气间隙对耦合效率的影响最明显,可以通过间隙填充方法解决这一问题。此种对接耦合设计对光的偏振不敏感:TE和TM模式都能得到很高的耦合效率,InGaAsP/InP边发射激光二极管耦合TE模最高耦合效率为91.9%,TM模最高耦合效率为90.4%,Ge/Si氧化物边发射激光二极管TE模最高耦合效率为86.5%,TM模最高耦合效率为86.1%。此种耦合器设计,对解决由于激光器与硅波导之间折射率、尺寸差别较大而带来的耦合问题是非常有效的。本文还使用了支持向量机对耦合效率进行了回归分析,首先通过留一法、遗传算法、粒子群算法等三种寻优方法对支持向量回归模型进行参数寻优,分别得到稳定、最佳的回归模型。然后,使用支持向量机模型对耦合效率进行预测,对影响耦合效率的空气间隙、横向偏移和纵向偏移三个输入变量进行了最大耦合效率寻优、因素灵敏度和因素交互影响的分析。这对耦合器模型的设计和优化有很好的指导作用。（3）在光纤与硅波导的耦合研究问题上,本文根据等离子体波导的特性,提出了一种将锥形等离子体波导与倒锥硅波导对接的新型耦合方式。研究发现,等离子体波导对光的传播有很好的约束,随着锥形等离子体波导尺寸的变化,光的模数发生变化,从与光纤匹配的输入端的模数由1,直接增加到3,然后模数又减少到2和1,并在输出端与硅波导进行了很好的耦合。此种耦合器设计,将用来解决光纤与硅波导之间巨大的尺寸差异、折射率不匹配的问题。我们又进一步研究了耦合效率与间隙、横向偏移和纵向偏移的关系,模拟结果表明此耦合器设计具有良好的对准容差和灵活性,适合于制造,易于组装和实现。我们得到耦合器的最大耦合效率为86.8%,耦合器的有效长度大约为25μm,具有较好光谱特性。同样,我们也使用了支持向量机建模研究了空气间隙、横向偏移和纵向偏移三个输入因素对耦合效率的影响。模型数据表明,当空气间隙、横向偏移和纵向偏移的最优位置时,耦合器的最大耦合效率可以达到89%;并在此最优位置进行了其因素灵敏度的分析和因素交互影响的分析。该优化模型与耦合器的模拟数据可以相互印证,可用于指导相关实验,大大减小实验的盲目性,从而可以节约大量的人力、物力、财力和时间。
师巾霞[7]（2019）在《少模光纤与光波导对接耦合研究》文中提出在当前高速发展的信息化时代,人们对于通信容量的需求量急剧增加。单模光纤传输容量由于克尔非线性效应被限制在100 Tbps。为此,各大研究机构纷纷提出不同方案来使光通信系统的传输容量得到进一步提升。其中,模分复用技术作为一种能够提高光通信容量的可靠性技术成为当前的研究热点。利用少模光纤作为传输介质,有效地结合模分复用、波分复用以及偏振复用技术可以显着地提高系统传输容量。另一方面,模式控制器件作为模分复用技术实现的核心器件在模分复用系统中必不可少,如模式转换器、模式复用/解复用器及模式开关等,这些器件主要基于块状光学、光纤及光波导实现,由于波导材料选择的灵活性和波导器件紧凑的结构,波导技术可以实现更强大的模式控制器件。但在光波导器件封装时,不可避免地会出现光纤到波导的对接,所以少模光纤与波导之间耦合特性的分析对模分复用系统的实现至关重要。本文主要研究了光纤与波导之间存在横向、纵向及角向偏移时,少模光纤与波导中前6个线偏振模之间的耦合及串扰特性。工作内容如下:首先,从电磁场基本理论出发,结合麦克斯韦方程及光纤与波导的边界条件,对光纤和波导中的模式进行了分析,证明了模分复用技术的理论基础—模式的正交性,并对光纤与光波导对接耦合时模式的耦合效率公式进行了推导。其次,分析了不同形状少模光纤与波导中前6个线偏振模的场分布,确定了圆芯光纤与方形芯波导中的前6个线偏振模与横电模、横磁模和混合模式之间的量化关系;通过分析完美对接情况下光纤与光波导的耦合情况以及椭圆光纤与矩形波导中前6个线偏振模的有效折射率,确定了本次研究所采用的少模光纤与光波导的参数。最后,分别分析了光纤与波导在横向、纵向及角向偏移下的耦合理论,并通过大量计算得到少模光纤与波导在横向、纵向及角向偏移下的耦合特性,并进行了分析。对少模光纤与光波导对接耦合时的对准容差范围有个大致评估,使前6个线偏振模耦合效率高于90%,串扰小于-20 dB,并分析了计算结果的宽带特性。根据本文结果可以更加合理地设计模分复用系统中的器件。
卢倩[8]（2018）在《基于压电驱动的六自由度混联精密定位平台关键技术研究》文中研究表明在光波导器件连接和封装过程中,需要解决的关键问题是如何提高精度,实现连接封装过程的自动化,这对大行程、多自由度精密定位工作台提出了需求。已有装备采用电磁电机经丝杠驱动六自由度工作台运动,实现阵列光纤与光波导器件的对准。由于传动链较长,致使系统刚度低,响应慢,系统精度难以进一步提升,只能依靠其它驱动方式进行更高精度的补偿,这使系统对作动器的控制难度增加。另外,工作台自身的导向精度也是限制对准精度进一步提高的关键因素。本文提出了具备多种工作模式、大行程、快响应和高精度特点的压电电机,作为串并混联六自由度精度定位平台的作动器,进而构建基于压电作动器直接驱动的六自由度高精密定位平台,其具体设计目标是具备连续大行程工作范围和高精度定位能力,平动定位精度为1μm,转动定位精度为0.0005°。首先,设计了柔性正交式、柔性杠杆式和柔性菱形式三种不同结构的非共振式压电作动机构,提出了连续驱动和步进驱动两种作动模式,分别满足较远距离高速运动和临近目标精确定位要求。另一方面,面向柔性铰链的结构参数展开了参数化设计研究,提出了新的结构参数ε和柔度参数λ,详细探讨了参数ε对柔性铰链结构柔度的影响机制,以及参数λ-ε的之间的影响关系。在此基础上面向三种不同结构的压电作动机构展开了不同的优化设计方法研究,并采用多种方法验证了其优化设计的有效性,最后对三种压电作动机构进行了实验研究。实验结果证明,优化后的三种柔性压电直线作动机构有效的提升了步进作动的分辨率,具有高精度的运动分辨率和稳定的宏观连续运动能力,能够直接应用到多自由度精密定位平台中。其次,在对比了串联机构和并联机构的优缺点之后,采用2T1R串联平台+2R1T并联平台的构型,设计了串联与并联混合构型的六自由度精密定位平台;其中3-DOF并联平台采用3条斜面牵引并联支路对称布置结构方案,设计了大行程圆柱柔性铰链,提出了基于模糊优化算法的圆柱柔性铰链结构参数优化设计方法,构建了基于大行程圆柱柔性铰链的3-DOF并联平台刚度模型,分析了大行程圆柱柔性铰链在3-DOF并联平台中的有效性和可靠性。另一方面,构建了6-DOF混联精密定位平台的完整运动学与动力学模型,借助于齐次坐标变换方法给出了6-DOF混联精密定位平台的运动学位姿正反解;利用拉格朗日动力学模型给出了动力学广义驱动力的求解模型;最后采用多刚体动力学仿真软件ADAMS对所构建的6-DOF混联精密定位平台开展了仿真研究,仿真结果表明所设计的6-DOF混联精密定位平台具有较好的运动学能力,在给定外力（力矩）条件下可以实现大行程工作空间范围内的宏观运动与定位,满足6个自由度的运动设计要求。最后,搭建了面向6-DOF混联精密定位平台的实验系统,设计了实验测量方法,开展了步进作动模式实验研究和连续作动模式实验研究。实验结果表明,在步进作动实验中,X轴平动的步进分辨率为1.2μm,Y轴平动的步进分辨率为1.4μm,Z轴平动的步进分辨率为1.0μm;X轴转动的步进分辨率为8.6μrad,YU轴和YV轴转动的步进分辨率分别为11μrad和10μrad,Z轴转动的步进分辨率为3μrad;在连续作动实验中,X轴平动的宏观运动速度为1.82mm/s,Y轴平动的宏观运动速度为1.89mm/s,Z轴平动的宏观运动速度为312μm/s;X轴转动的宏观运动角速度为29000μrad/s,YU轴和YV轴转动的宏观运动角速度分别为29400μrad/s和28000μrad/s,Z轴转动的宏观运动角速度为26400μrad/s。各轴的平动定位分辨率和转动定位分辨率已基本达到预期设计目标;各轴的平动和转动的工作行程区间均已实现预期设计目标。另一方面,对6-DOF混联精密定位平台进行了运动误差影响因素分析,给出了各轴的运动误差棒分析图,对于进一步提高所设计的6-DOF混联精密定位平台的定位精度和运动性能具有指导意义。本研究课题所设计的6-DOF混联精密定位平台,采用非共振式压电直线电机直接作为各轴运动的作动机构,显着缩短了传动链,简化了系统控制方式,也有利于提高定位平台的作动响应速度;利用非共振式压电直线电机的步进作动模式和连续作动模式,即可实现6-DOF混联精密定位平台高精度微动与大行程宏动,具有广阔的应用前景。
常丽媛[9]（2018）在《单模波导与光纤耦合状态对器件偏振相关损耗性能的影响》文中研究表明光电子集成是光电器件发展的必然趋势,它能改善器件的响应速率、光电转换效率、减小器件的功耗和串扰,能够显着提高器件的稳定性和成品率。但是,光电子集成基于波导技术,波导的光信号模场小而椭,光纤的模场大而圆,从而造成严重的模场失配,因此光集成器件在光网络中由于光纤与波导端面耦合所引起的插入损耗成为一大难题。由于插入损耗（Insertion Loss,IL）与偏振相关损耗（Polarization Dependent Loss,PDL）的相互依赖关系,所以对IL的研究必然涉及对PDL相关研究。目前,光电子集成在器件性能的稳定性、设计与加工技术的成熟性及生产成本的降低等方面取得了令人瞩目的成绩,一些器件已经逐渐在工业系统中得到普及。因为芯片-光纤之间的耦合状态对最后器件以及产品的IL和PDL性能有很大影响,因此它是器件性能测试与封装中一步非常重要的技术操作。目前针对PDL的相关研究均以器件功能材料的双折射为切入点,而对器件工作中PDL的形成原理和影响因素方面鲜有相关报道,因此,本课题就光纤-波导耦合原理及其与光束偏振态的关系,从理论研究、软件模拟和实验测试三个方面来研究解决光纤-波导耦合过程引起的IL和PDL。首先,从光束传播法（BPM）理论建立起光纤与波导端面输出模式的偏振相关的电磁场分布,进而利用两个光场之间模式匹配理论对光纤-波导耦合模式进行了分析,找到影响耦合效率偏振相关性的关键物理因素与条件:耦合间距、光纤与波导端面粗糙度和角度。进而,对光纤-波导耦合所引起的IL和PDL进行数学建模,并利用BPM专业软件产生波导端面输出模式偏振相关的精确光场分布,对这一耦合模型进行数值模拟,从而使光纤-波导耦合效率保持着精确的偏振相关性。对光波导芯片样品端面特殊研磨处理使其具有所要求的粗糙度和倾斜角,然后实验测定光纤-波导耦合引起的IL和PDL性能。模拟结果表明,对于0°和8°端面,当空气耦合间距从2μm增加到10μm时,IL都是从0.1dB增大到5dB,PDL从0.02dB增大到0.2dB;实验结果是,当IL为最小2dB时的间距约为2μm,当它逐渐增大至其5倍间距时,即约10μm时,IL值增大到3.5dB;对应的PDL却从0.1dB增大到0.25dB,说明理论计算与实验结果保持着相对的一致性。
李颖[10]（2018）在《光纤—光波导自动耦合技术控制系统的研究》文中认为最近,以美国为首的一些国家出台了针对中国移动运营商的一系列政策,攻击我国芯片自主率低下的弱点,企图阻碍我国科技进步和经济发展的脚步。想要走出目前的困境,自主研发核心技术是唯一途径。光子集成领域因为其诸多优势成为了近些年的研究热点,为了避免重蹈覆辙,光子集成核心技术的国产化显得尤为重要。在众多待解决的问题中,自动化耦合技术是除制造工艺和结构设计外对芯片质量有很大影响的另一因素。本文旨在利用研究室现有仪器,通过对控制系统的研究和实现,搭建一套适用于实验室的光纤-光波导自动耦合系统,解放实验人员的双手,为大批量测试系统的产业化和国产化提供思路。自动耦合系统包括光路部分、观察系统、机械部分以及控制系统。本系统通过设计制作多功能夹具装置,使系统兼容水平放置光纤与垂直放置光纤两种方式;通过图像处理技术进行光纤同轴对准;通过独特的梳状扫描方式,不仅能够精确找到本次扫描的最佳耦合位置,同时还能够得到被测区域光纤对波导耦合的光功率分布曲面,帮助研究耦合器的性质和优劣;通过软件编程,控制自动耦合系统四次扫描波导的耦合区域,使系统能够完成光纤-波导-光纤的两端对接,而不是激光器-光纤的单端耦合。最终完成了控制系统的搭建,并在此基础上实现了光纤-波导自动耦合系统可以自行扫描并移动到最佳耦合位置的功能,连续测试8次后输出功率的标准差为0.35dBm。
二、光波导-光纤自动对接系统研究与实现（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、光波导-光纤自动对接系统研究与实现（论文提纲范文）
（1）高阶横模光纤激光器关键技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 高阶横模光纤激光器的应用 |
| 1.3 高阶横模激光器的实现方式 |
| 1.4 高阶横模光纤激光器的研究现状 |
| 1.4.1 高阶标量模式光纤激光器的研究现状 |
| 1.4.2 高阶矢量模式光纤激光器的研究现状 |
| 1.4.3 OAM模式光纤激光器的研究现状 |
| 1.5 本文的结构安排 |
| 2 光纤中的模式及耦合模理论 |
| 2.1 光纤中的模式 |
| 2.1.1 矢量模式 |
| 2.1.2 标量模式 |
| 2.1.3 矢量模式、标量模式和OAM模式之间的关系 |
| 2.2 耦合模理论 |
| 2.2.1 耦合模理论在MSC上的应用 |
| 2.2.2 耦合模理论在FBG上的应用 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 输出高阶矢量模式的光纤激光器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光纤激光器的基本结构及工作原理 |
| 3.3 光纤激光器的速率方程及其求解 |
| 3.4 掺铒光纤铒离子分布范围的研究 |
| 3.5 基于三层芯结构的TE_(01)掺铒光纤激光器 |
| 3.6 输出高阶矢量光束的单纵模窄线宽光纤激光器 |
| 3.6.1 基于FBG和机械LPFG的模式选择滤波器 |
| 3.6.2 复合腔结构 |
| 3.6.3 实验结果与分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 输出多波长高阶标量模式的光纤激光器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于MZF和 MSC的多波长LP_(11)模式光纤激光器 |
| 4.2.1 MZF的原理及搭建 |
| 4.2.2 MSC的原理及制作 |
| 4.2.3 光纤激光器的结构 |
| 4.2.4 实验结果 |
| 4.3 基于DSCF和 MSC的多波长LP_(11)模式光纤激光器 |
| 4.3.1 DSCF的原理及搭建 |
| 4.3.2 光纤激光器的结构 |
| 4.3.3 实验结果及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 输出多波长OAM模式的光纤激光器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 MZF及 Sagnac滤波器的原理及搭建 |
| 5.3 光纤激光器的结构 |
| 5.4 实验结果及分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 基于TFBG的 FP滤波器 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 TFBG的反射率和透射率求解 |
| 6.3 基于TFBG的 FP滤波器传输特性的分析 |
| 6.3.1 FP滤波器的反射系数和透射系数 |
| 6.3.2 TFBG的倾斜角度对FP滤波器传输特性的影响 |
| 6.3.3 其他参数对FP滤波器传输特性的影响 |
| 6.4 小结 |
| 7 结束语 |
| 7.1 本论文的主要研究成果 |
| 7.2 下一步拟进行的工作 |
| 参考文献 |
| 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）应用于氮化硅光子芯片的模斑转换器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题依据和研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 应用于SOI平台的模斑转换器 |
| 1.2.2 应用于氮化硅平台的模斑转换器 |
| 1.3 本文的研究内容和章节安排 |
| 第二章 模斑转换器的理论基础 |
| 2.1 条形光波导的理论分析 |
| 2.1.1 条形光波导结构 |
| 2.1.2 有效折射率法分析条形光波导 |
| 2.2 波导对接耦合理论 |
| 2.3 模斑转换器的基本原理 |
| 2.4 测量直波导传输损耗的截断法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 氮化硅模斑转换器的仿真与设计 |
| 3.1 氮化硅光波导设计 |
| 3.1.1 有效折射率法初步设计波导尺寸 |
| 3.1.2 COMSOL方法精确求解模式有效折射率 |
| 3.2 条形直波导的端面耦合损耗 |
| 3.3 应用于标准单模光纤耦合的倒锥形模斑转换器 |
| 3.4 应用于锥形单模光纤耦合的模斑转换器 |
| 3.4.1 氮化硅正锥形模斑转换器 |
| 3.4.2 氮化硅正锥形复合波导模斑转换器 |
| 3.4.3 氮化硅正锥形阶梯波导模斑转换器 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 器件的制作 |
| 4.1 氮化硅条形直波导 |
| 4.1.1 器件的制作工艺流程设计 |
| 4.1.2 器件的掩膜版设计 |
| 4.1.3 器件的制作 |
| 4.2 氮化硅倒锥形模斑转换器 |
| 4.2.1 器件的制作工艺流程设计 |
| 4.2.2 器件的掩膜版设计 |
| 4.2.3 器件的制作 |
| 4.3 氮化硅正锥形复合波导模斑转换器 |
| 4.3.1 器件的制作工艺流程设计 |
| 4.3.2 器件的掩膜版设计 |
| 4.3.3 器件的制作 |
| 4.4 氮化硅正锥形阶梯波导模斑转换器 |
| 4.4.1 器件的制作工艺流程设计 |
| 4.4.2 器件的掩膜版设计 |
| 4.4.3 器件的制作 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 器件的测试与分析 |
| 5.1 测试平台的简介 |
| 5.2 标准单模光纤耦合情形的器件性能测试 |
| 5.2.1 通光测试 |
| 5.2.2 氮化硅条形直波导的插入损耗测试 |
| 5.2.3 氮化硅倒锥形模斑转换器的插入损耗测试 |
| 5.3 锥形单模光纤耦合情形的器件性能测试 |
| 5.3.1 通光测试 |
| 5.3.2 氮化硅条形直波导的插入损耗测试 |
| 5.3.3 氮化硅正锥形复合波导模斑转换器的插入损耗测试 |
| 5.3.4 氮化硅阶梯波导模斑转换器的插入损耗测试 |
| 5.3.5 锥形单模光纤耦合情形的模斑转换器的耦合性能分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 不足与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（3）半导体激光器耦合封装技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 OTDR光源 |
| 1.2.2 波导耦合对准技术 |
| 1.2.3 自动耦合技术 |
| 1.3 主要研究内容与创新点 |
| 1.3.1 本文的主要内容 |
| 1.3.2 本文的创新点 |
| 第2章 耦合方案设计与分析 |
| 2.1 耦合系统工作原理 |
| 2.1.1 DFB工作原理 |
| 2.1.2 SOA工作原理 |
| 2.2 耦合系统方案设计 |
| 2.2.1 耦合对准方式选择 |
| 2.2.2 芯片选择 |
| 2.3 耦合系统硬件组成 |
| 2.3.1 光路系统 |
| 2.3.2 供电系统 |
| 2.3.3 观察系统 |
| 2.3.4 机械结构 |
| 2.3.5 温控系统 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 器件封装设计与分析 |
| 3.1 光电子器件封装技术 |
| 3.2 封装方案设计 |
| 3.2.1 器件光路结构 |
| 3.2.2 芯片热沉设计 |
| 3.2.3 热传导分析 |
| 3.3 封装工艺优化及分析 |
| 3.3.1 封装工艺 |
| 3.3.2 工艺流程优化 |
| 3.3.3 耦合结果分析 |
| 3.3.4 封装中常见问题分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 半自动化耦合控制系统 |
| 4.1 耦合控制系统硬件组成 |
| 4.2 控制算法选择 |
| 4.3 耦合控制系统软件设计 |
| 4.3.1 主界面 |
| 4.3.2 信息模块 |
| 4.3.3 加电模块 |
| 4.3.4 参数设置模块 |
| 4.3.5 文件操作模块 |
| 4.4 耦合控制系统测试 |
| 4.4.1 耦合平台稳定性测试 |
| 4.4.2 运动平台固有特性测试 |
| 4.4.3 耦合控制系统测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 器件测试与分析 |
| 5.1 测试原理 |
| 5.1.1 脉冲峰值功率测试原理 |
| 5.1.2 脉冲宽度测试原理 |
| 5.2 测试系统 |
| 5.2.1 连续测试系统 |
| 5.2.2 脉冲测试系统 |
| 5.3 XMD-TOSA测试 |
| 5.3.1 器件连续光功率 |
| 5.3.2 器件脉冲光峰值功率和脉冲宽度 |
| 5.4 器件失效分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 进一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
（4）纤维集成光器件的热扩散方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤热扩散技术研究现状 |
| 1.2.1 光纤制备工艺中的热扩散 |
| 1.2.2 光纤熔接过程中的热扩散 |
| 1.2.3 热致光纤折射率分布改变 |
| 1.3 纤维集成光器件 |
| 1.3.1 光纤在纤维集成光器件中的应用 |
| 1.3.2 纤维集成模场适配器 |
| 1.3.3 纤维集成光纤准直器 |
| 1.3.4 纤维集成多芯光纤分路器 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第2章 光纤折射率分布的热扩散调控 |
| 2.1 光纤热扩散基本原理 |
| 2.2 阶跃折射率单模光纤的热扩散 |
| 2.3 热扩散系数和梯度温度场 |
| 2.4 轴向热扩散和绝热条件 |
| 2.5 几种光纤的热扩散实例 |
| 2.5.1 梯度折射率多模光纤 |
| 2.5.2 环形芯光纤 |
| 2.5.3 包层氟掺杂光纤 |
| 2.5.4 双包层光纤 |
| 2.5.5 偏芯光纤 |
| 2.5.6 双掺杂单芯光纤 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于热扩散技术的模场适配器仿真 |
| 3.1 光纤模场适配器的典型方案 |
| 3.1.1 光纤拉锥 |
| 3.1.2 光纤热挤加粗 |
| 3.1.3 桥接光纤 |
| 3.1.4 光纤热扩散 |
| 3.2 基于双包层光纤的模场适配器基本原理 |
| 3.3 单模-多模光纤模场适配器 |
| 3.4 单模-多芯光纤模场适配器 |
| 3.5 单模-环形波导光纤模场适配器 |
| 3.6 各种特殊模场光纤之间的模场适配器 |
| 3.7 模场适配器评估 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 光纤集成微透镜与微透镜组仿真 |
| 4.1 基于热扩散技术的光纤单透镜 |
| 4.2 基于热扩散技术的光纤透镜组 |
| 4.3 基于热扩散技术的光纤透镜阵列 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于热扩散技术的多芯光纤分路器仿真 |
| 5.1 梯度折射率介质中光线追迹 |
| 5.2 光线传输矩阵模型 |
| 5.3 光纤及透镜组装方法 |
| 5.4 多芯光纤分路器双透镜系统 |
| 5.5 多芯光纤分路器设计 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（5）熔融拉锥型光纤模式选择耦合器的理论和实验研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 光纤模式转换器的实现方法 |
| 1.3 光纤模式选择耦合器的研究现状 |
| 1.4 论文主要内容以及结构安排 |
| 2 光纤模式选择耦合器的分析方法 |
| 2.1 光纤中模式的一般理论 |
| 2.1.1 模式的概念 |
| 2.1.2 模式的分类 |
| 2.1.3 模式的性质 |
| 2.1.4 光纤模式的仿真 |
| 2.2 耦合模理论 |
| 2.2.1 耦合模方程的推导 |
| 2.2.2 耦合模方程在光纤耦合器中的应用 |
| 2.3 模式选择耦合器的数值分析方法 |
| 2.3.1 概述 |
| 2.3.2 有限元法 |
| 2.3.3 光束传播法 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 模式耦合特性的仿真分析 |
| 3.1 耦合系数的计算方法 |
| 3.1.1 模场积分法 |
| 3.1.2 模场积分法的计算精度验证方法 |
| 3.2 单模光纤和少模光纤的参数设计 |
| 3.2.1 单模光纤和双模光纤 |
| 3.2.2 单模光纤和四模光纤 |
| 3.3 对模场积分法的精确度的验证 |
| 3.4 模式耦合特性影响因素的仿真分析 |
| 3.4.1 纤芯间距对耦合特性的影响 |
| 3.4.2 工作波长对耦合特性的影响 |
| 3.5 模式选择耦合器中的能量流动仿真 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 光纤模式选择耦合器的制作和测试 |
| 4.1 光纤耦合器的制作方法 |
| 4.1.1 腐蚀法 |
| 4.1.2 抛磨法 |
| 4.1.3 熔融拉锥法 |
| 4.2 由单模光纤和自制双模光纤制作的MSC |
| 4.2.1 单模光纤和双模光纤的参数设计 |
| 4.2.2 单模-双模光纤MSC的制作 |
| 4.2.3 单模-双模光纤MSC的测试与分析 |
| 4.3 由单模光纤和商用四模光纤制作的MSC |
| 4.3.1 单模光纤和四模光纤的参数设计 |
| 4.3.2 单模-四模光纤MSC的制作 |
| 4.3.3 单模-四模光纤MSC的测试与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（6）平板光波导的矩阵方法及硅波导耦合的模拟研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 问题的提出及研究意义 |
| 1.2.1 问题的提出 |
| 1.2.2 研究的意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 平板光波导基本理论的研究现状 |
| 1.3.2 半导体激光器与硅波导耦合的研究现状 |
| 1.3.3 光纤与硅波导耦合的研究现状 |
| 1.4 本文研究的目的和研究内容 |
| 1.4.1 本文研究的目的 |
| 1.4.2 本文研究的内容 |
| 2 光波导的理论分析与光波导耦合 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 平板光波导的理论分析 |
| 2.2.1 光波导的射线分析法 |
| 2.2.2 光波导的电磁分析法 |
| 2.3 矩形波导的分析基础 |
| 2.4 光波导器件和传感器 |
| 2.5 光耦合 |
| 2.6 时域有限差分法 |
| 2.7 支持向量机在耦合器设计中的回归分析 |
| 2.7.1 统计学习理论和支持向量机 |
| 2.7.2 支持向量机参数优化 |
| 2.7.3 支持向量回归模型的性能评价 |
| 3 平板光波导的矩阵方法研究 |
| 3.1 矩阵方法 |
| 3.1.1 矩阵方法理论 |
| 3.1.2 传输矩阵模式 |
| 3.2 平板光波导的边界条件 |
| 3.3 结果分析 |
| 3.3.1 阶跃折射率波导 |
| 3.3.2 渐变折射率波导 |
| 3.3.3 槽波导 |
| 3.3.4 等离子体波导 |
| 3.4 小结 |
| 4 半导体激光器与硅波导的耦合研究 |
| 4.1 半导体激光器 |
| 4.1.1 半导体激光器的发展 |
| 4.1.2 半导体激光器的工作原理 |
| 4.2 耦合器的设计 |
| 4.3 耦合结果分析 |
| 4.3.1 InGaAsP/InP激光器耦合效率 |
| 4.3.2 Ge/Si氧化物激光器耦合效率 |
| 4.4 耦合损耗分析 |
| 4.4.1 InGaAsP/InP激光器耦合损耗 |
| 4.4.2 Ge/Si氧化物激光器耦合损耗 |
| 4.5 基于支持向量机的耦合效率回归分析 |
| 4.6 小结 |
| 5 光纤与硅波导的耦合研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 耦合器的设计 |
| 5.3 耦合结果分析 |
| 5.3.1 等离子体波导模式匹配 |
| 5.3.2 硅波导模式匹配 |
| 5.3.3 耦合效率与间隙、横向偏移和纵向偏移的关系 |
| 5.3.4 光谱特性分析 |
| 5.4 基于支持向量机的耦合效率回归分析 |
| 5.5 小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 后续研究工作的展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A 作者在攻读博士学位期间发表及完成的论文 |
| B 作者在攻读学位期间参加的项目 |
| C 学位论文数据集 |
| 致谢 |
（7）少模光纤与光波导对接耦合研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究历史及研究现状 |
| 1.2.1 模分复用器件研究历史及研究现状 |
| 1.2.2 对接耦合研究现状 |
| 1.3 本文研究意义 |
| 1.4 本文主要内容及章节安排 |
| 第二章 对接耦合理论分析 |
| 2.1 模式分析 |
| 2.1.1 光纤中的模式 |
| 2.1.2 平板波导中的模式 |
| 2.1.3 矩形波导中的模式 |
| 2.1.4 模式的正交性 |
| 2.2 对接耦合理论分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 光纤与波导参数分析 |
| 3.1 圆芯光纤与方形芯波导参数分析 |
| 3.1.1 圆芯光纤/方形芯波导中前6个LP模分析 |
| 3.1.2 方形芯波导参数分析 |
| 3.2 椭圆芯光纤与矩形波导参数分析 |
| 3.2.1 椭圆芯光纤参数分析 |
| 3.2.2 矩形波导参数分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 不同偏移情形下对接耦合分析及结果讨论 |
| 4.1 横向偏移 |
| 4.1.1 横向偏移理论分析 |
| 4.1.2 圆芯光纤与方形芯波导横向偏移下对接耦合分析 |
| 4.1.3 椭圆芯光纤与矩形波导横向偏移下对接耦合分析 |
| 4.2 纵向偏移 |
| 4.2.1 纵向偏移理论分析 |
| 4.2.2 纵向偏移下对接耦合分析 |
| 4.3 角向偏移 |
| 4.3.1 角向偏移理论分析 |
| 4.3.2 圆芯光纤与方形芯波导角向偏移下对接耦合分析 |
| 4.3.3 椭圆芯光纤与矩形波导角向偏移下对接耦合分析 |
| 4.4 带宽与色散的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 硕士研究生期间取得的研究成果 |
（8）基于压电驱动的六自由度混联精密定位平台关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 多自由度精密定位平台发展概况 |
| 1.2.1 作动电机发展概况 |
| 1.2.2 定位平台发展概况 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 非共振压电电机研究现状 |
| 1.3.2 多自由度串/并联机构研究现状 |
| 1.3.3 基于压电作动的多自由度精密平台研究现状 |
| 1.4 需解决的问题 |
| 1.5 本文的主要研究工作 |
| 1.6 本文的内容安排 |
| 第二章 压电致动及多模式作动机理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 压电陶瓷的基本性能参数 |
| 2.2.1 介电常数 |
| 2.2.2 压电常数 |
| 2.2.3 弹性常数 |
| 2.2.4 机械品质因数 |
| 2.2.5 机电耦合系数 |
| 2.3 压电方程及压电振子的振动模式 |
| 2.3.1 压电方程 |
| 2.3.2 压电振子的振动模式 |
| 2.4 压电叠堆的结构与性能 |
| 2.4.1 压电叠堆的结构 |
| 2.4.2 压电叠堆的基本性能 |
| 2.5 压电叠堆作动系统设计 |
| 2.5.1 压电叠堆作动系统的动态特性 |
| 2.5.2 压电叠堆作动系统的柔性设计 |
| 2.6 压电电机的振动状态 |
| 2.6.1 共振 |
| 2.6.2 非共振 |
| 2.6.3 共振与非共振的比较 |
| 2.7 多模式作动机理 |
| 2.7.1 作动方式 |
| 2.7.2 工作模式 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 基于柔性铰链结构参数的柔顺机构参数化设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 柔性铰链参数化分析 |
| 3.2.1 结构参数ε |
| 3.2.2 柔度参数λ |
| 3.2.3 柔顺机构参数化设计 |
| 3.3 基于柔性铰链参数的柔顺机构优化设计 |
| 3.3.1 柔顺机构柔性铰链优化设计 |
| 3.3.2 有限元仿真验证 |
| 3.3.3 实验验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于柔性铰链的非共振式压电作动器设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 柔性压电作动机构设计 |
| 4.2.1 柔性正交作动式 |
| 4.2.2 柔性杠杆作动式 |
| 4.2.3 柔性菱形作动式 |
| 4.3 柔性压电作动器优化设计 |
| 4.3.1 柔性正交作动器预紧机构小型化设计 |
| 4.3.2 基于柔性铰链结构参数的柔性杠杆作动器参数化优化设计 |
| 4.3.3 基于有限元的柔性菱形作动器多目标多参数优化设计 |
| 4.4 实验研究 |
| 4.4.1 实验平台系统 |
| 4.4.2 步进作动实验研究 |
| 4.4.3 连续作动实验研究 |
| 4.4.4 实验结果讨论与总结 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 6-DOF混联精密定位平台结构设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 设计目标 |
| 5.3 构型方案比较 |
| 5.4 6 -DOF混联精密定位平台系统结构设计 |
| 5.4.1 3 -DOF串联精密定位平台设计 |
| 5.4.2 3 -DOF并联精密定位平台设计 |
| 5.4.3 大行程圆柱柔性铰链设计与分析 |
| 5.5 6 -DOF混联精密定位平台运动学与动力学分析 |
| 5.5.1 3 -DOF串联精密定位平台运动学与动力学分析 |
| 5.5.2 3 -DOF并联精密定位平台运动学与动力学分析 |
| 5.6 6 -DOF混联精密定位平台仿真研究 |
| 5.6.1 仿真建模与验证方法 |
| 5.6.2 仿真结果与讨论 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 6-DOF混联精密定位平台系统实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验系统构建 |
| 6.2.1 实验系统组成及选型 |
| 6.2.2 实验测量方法与步骤 |
| 6.3 6-DOF混联精密定位平台步进作动性能实验 |
| 6.3.1 3-DOF串联平台步进作动实验 |
| 6.3.2 3-DOF并联平台步进作动实验 |
| 6.4 6-DOF混联精密定位平台连续作动性能实验 |
| 6.4.1 3-DOF串联平台连续作动实验 |
| 6.4.2 3-DOF并联平台连续作动实验 |
| 6.5 实验结果讨论与分析 |
| 6.5.1 实验结果讨论 |
| 6.5.2 误差分析 |
| 6.5.3 优化建议 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 全文总结 |
| 7.1 主要研究工作与创新点 |
| 7.1.1 主要研究工作 |
| 7.1.2 主要创新点 |
| 7.2 进一步研究工作的展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（9）单模波导与光纤耦合状态对器件偏振相关损耗性能的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 集成器件与耦合技术概况 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内研究现状 |
| 1.2.2 国外研究现状 |
| 1.2.3 国内外研究现状对比分析 |
| 1.3 本论文主要工作 |
| 第二章 光波导器件耦合理论分析 |
| 2.1 耦合机理 |
| 2.1.1 耦合模理论 |
| 2.1.2 耦合方式分析 |
| 2.1.3 耦合损耗分析 |
| 2.2 耦合理论研究方法 |
| 2.2.1 数学理论模型的建立 |
| 2.2.2 数值模拟方法 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 光纤与波导直接耦合仿真及分析 |
| 3.1 矩形波导与光纤输入模场分析 |
| 3.2 具有特殊端面波导与光纤的耦合分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 波导与光纤耦合实验与结果分析 |
| 4.1 平面光波导器件的制作 |
| 4.1.1 光波导器件材料的选取 |
| 4.1.2 光波导器件制作工艺 |
| 4.2 光纤-波导耦合实验 |
| 4.2.1 芯片样品端面处理 |
| 4.2.2 光纤波导耦合系统 |
| 4.2.3 光纤波导耦合实验测试方法 |
| 4.3 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
（10）光纤—光波导自动耦合技术控制系统的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 绪论 |
| 1.2 光纤-波导对准方式 |
| 1.2.1 被动对准 |
| 1.2.2 主动对准 |
| 1.3 光纤-波导的耦合方式 |
| 1.3.1 间接耦合 |
| 1.3.2 直接耦合 |
| 1.4 自动耦合系统扫描方式 |
| 1.4.1 遍历搜索类 |
| 1.4.2 比较类 |
| 1.4.3 平均类 |
| 1.4.4 智能算法类 |
| 1.5 研究目的 |
| 1.6 文章结构 |
| 2 自动耦合系统硬件组成 |
| 2.1 光路系统 |
| 2.1.1 测试用波导 |
| 2.1.2 测试用光纤 |
| 2.1.3 光源和功率计 |
| 2.2 观察系统 |
| 2.2.1 显微镜和CCD |
| 2.3 机械装置 |
| 2.3.1 光纤夹具 |
| 2.3.2 电动滑台 |
| 3 控制系统 |
| 3.1 LabVIEW以及VISA |
| 3.2 光路部分与计算机的通信 |
| 3.2.1 控制机架的设置 |
| 3.2.2 计算机以太网的设置 |
| 3.2.3 通信测试 |
| 3.3 电动滑台与计算机的通信 |
| 3.4 测试程序 |
| 3.4.1 扫描程序 |
| 3.4.2 总程序 |
| 4 单模光纤与直波导耦合实验 |
| 4.1 系统损耗与手动耦合 |
| 4.1.1 图像处理获取光纤对接位姿信息 |
| 4.1.2 光纤对接与手动耦合结果 |
| 4.2 自动耦合测试 |
| 5 结论 |
| 5.1 优点 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
四、光波导-光纤自动对接系统研究与实现（论文参考文献）
- [1]高阶横模光纤激光器关键技术研究[D]. 汤敏. 北京交通大学, 2021
- [2]应用于氮化硅光子芯片的模斑转换器研究[D]. 付鸿敏. 电子科技大学, 2021(01)
- [3]半导体激光器耦合封装技术研究[D]. 姚咏. 浙江大学, 2020(02)
- [4]纤维集成光器件的热扩散方法研究[D]. 陈宫傣. 哈尔滨工程大学, 2020(04)
- [5]熔融拉锥型光纤模式选择耦合器的理论和实验研究[D]. 赵琳楠. 北京交通大学, 2019(01)
- [6]平板光波导的矩阵方法及硅波导耦合的模拟研究[D]. 孙宝光. 重庆大学, 2019(09)
- [7]少模光纤与光波导对接耦合研究[D]. 师巾霞. 电子科技大学, 2019(01)
- [8]基于压电驱动的六自由度混联精密定位平台关键技术研究[D]. 卢倩. 南京航空航天大学, 2018(01)
- [9]单模波导与光纤耦合状态对器件偏振相关损耗性能的影响[D]. 常丽媛. 长春理工大学, 2018(01)
- [10]光纤—光波导自动耦合技术控制系统的研究[D]. 李颖. 北京交通大学, 2018(01)