發(fā)布時間：2018-10-05 17:10

【摘要】：微流控可調(diào)光波導(dǎo)功能器件是一種新型光學(xué)元器件,它具有光學(xué)性能可調(diào)、體積小、重量輕、穩(wěn)定性好和便于集成等諸多優(yōu)點,在信息光子學(xué)、光信息處理、生物傳感、醫(yī)學(xué)診斷等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用。但是,目前各種有關(guān)可調(diào)微流體光波導(dǎo)功能器件的研究,還存在著諸多的不足,離實際應(yīng)用還有一定的差距,因此,探索并研究新型微流控可調(diào)光波導(dǎo)功能器件具有重要科學(xué)意義和應(yīng)用價值。本文針對已報道的各種微流控可調(diào)光波導(dǎo)功能器件,具體包括基于液-液界面的可調(diào)光波導(dǎo)器件和基于固-液界面的微流體可調(diào)光波導(dǎo)器件,進行了詳細(xì)的調(diào)研,并分析其調(diào)控原理和存在的優(yōu)缺點。在此基礎(chǔ)上,提出了幾種光學(xué)功能不同的新型微流控可調(diào)光波導(dǎo)器件,即微流控可調(diào)光衰減器、微流控可調(diào)光分束器和微流控可調(diào)光耦合器等。提出了一種多段偏折型波導(dǎo)微流控可調(diào)光衰減器,在波導(dǎo)的第一折線處設(shè)計制作一個微流體通道,通入液體與波導(dǎo)形成固-液界面。光信號通過錐形光纖耦合進入光波導(dǎo),原本在波導(dǎo)與液體分界面上發(fā)生全反射的光,隨著液體折射率由低到高的變化,透射進入微流體通道中光功率也將隨之發(fā)生改變,從而實現(xiàn)了對波導(dǎo)中傳輸光功率的可變衰減。其次,采用非對稱型Y分支波導(dǎo)與流體通道集成結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)微流控波導(dǎo)型可調(diào)光功率分束器。在Y波導(dǎo)的直線分支上方,覆蓋有一條微流體通道。光信號通過錐形光纖耦合進輸入端口,傳播到Y(jié)分支處的光波將發(fā)生反射和透射,光束分別進入左、右分支,隨著微流體通道中液體折射率的變化,分束器的光功率分束比隨之改變,從而實現(xiàn)了光功率分束器的動態(tài)調(diào)控。接下來,通過級聯(lián)方式,設(shè)計得到了1×5的可調(diào)光功率分束器。最后,利用平行光波導(dǎo)耦合理論,設(shè)計了微流控光波導(dǎo)耦合器,對器件的各項光學(xué)性能指標(biāo)進行了簡單的分析。采用微流控方法,設(shè)計了一種微流控M-Z型光調(diào)制器。
[Abstract]:Microfluidic tunable optical waveguide function device is a new kind of optical component. It has many advantages such as adjustable optical performance, small volume, light weight, good stability and easy integration. It is widely used in information photonics, optical information processing, biosensor, and so on. Medical diagnosis and many other fields have a wide range of applications. However, there are still many deficiencies in the research of the tunable micro-fluid waveguide functional devices, which are still far from practical applications. It is of great scientific significance and application value to explore and study new microfluidic tunable optical waveguide functional devices. In this paper, various kinds of microfluidic tunable optical waveguide devices reported, including tunable optical waveguide devices based on liquid-liquid interface and microfluid tunable optical waveguide devices based on solid-liquid interface, are investigated in detail. The principle of its regulation and the advantages and disadvantages of its existence are analyzed. On this basis, several novel microfluidic tunable optical waveguide devices with different optical functions are proposed, namely, microfluidic tunable optical attenuators, microfluidic tunable beam splitters and microfluidic tunable optical couplers. A multi-segment deflected waveguide microfluidic tunable optical attenuator is proposed. A microfluidic channel is designed at the first broken line of the waveguide to form a solid-liquid interface between the liquid and the waveguide. The optical signal is coupled into the optical waveguide by tapered optical fiber. The total reflection of the light on the interface between the waveguide and the liquid will occur. With the change of the refractive index of the liquid from low to high, the optical power will change with the transmission into the microfluid channel. Thus the variable attenuation of the optical power transmitted in the waveguide is realized. Secondly, an asymmetric Y-branch waveguide and a fluid channel integrated structure are used to realize the microfluidic waveguide tunable beam splitter. A microfluid channel is overlaid over the straight-line branch of the Y-waveguide. The optical signal is coupled to the input port through a tapered fiber, and the light waves propagating to the Y branch will be reflected and transmitted, and the beam will enter the left and right branches, respectively, with the change of the refractive index of the liquid in the microfluid channel. The optical power splitting ratio of the beam splitter changes with it, thus realizing the dynamic control of the optical power splitter. Then, a 1 脳 5 adjustable optical power splitter is designed by cascading. Finally, using the parallel optical waveguide coupling theory, the microfluidic optical waveguide coupler is designed, and the optical performance of the device is analyzed simply. A microfluidic M-Z optical modulator is designed by using microfluidic control method.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN252

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本文編號：2254187