InP基矩形马赫-曾德尔高速电光调制器行波电极设计与测试.docx

InP基矩形马赫-曾德尔高速电光调制器行波电极设计与测试
标题：InP基矩形马赫-曾德尔高速电光调制器行波电极设计与测试
摘要：本论文致力于研究InP基矩形马赫-曾德尔（MZM）高速电光调制器行波电极的设计和测试。通过分析马赫-曾德尔调制器的基本工作原理，设计了一种适用于高速通信系统的行波电极，并进行了制作和测试。实验结果表明，所设计的行波电极具有较高的调制带宽和较低的驱动电压，具备良好的应用前景。
关键词：矩形马赫-曾德尔调制器、电光调制器、行波电极、高速通信
一、引言
随着通信技术的迅猛发展，高速光通信系统成为实现大容量、长距离传输的关键技术。而矩形马赫-曾德尔调制器作为一种重要的光调制器，由于其具有调制带宽高、驱动电压低的优势，受到了广泛的关注。在矩形马赫-曾德尔调制器中，行波电极的设计对其调制性能起到了至关重要的作用。本文将重点研究InP基矩形马赫-曾德尔高速电光调制器行波电极的设计与测试。
二、矩形马赫-曾德尔调制器的工作原理
矩形马赫-曾德尔调制器由一对半波长的耦合段和一个相差π的相移段构成。当光信号通过耦合段时，两个光子波包在不同的比例下通过器件。在相移段中，由于相位的变化，光波的振幅发生了相位延迟，导致光强的调制。通过调制输入电压，可以改变相位延迟，从而实现光信号的调制。
三、行波电极的设计与优化
行波电极是矩形马赫-曾德尔调制器的核心部分。在设计行波电极时，需要考虑以下几个因素：行波电极的宽度、长度和间隔，以及衬底和电极之间的耦合效应等。通过合理设计这些参数，可以实现高效的光调制效果。本文通过仿真和优化算法，设计了一种行波电极结构，并对其进行了制作和测试。
四、行波电极的制作
根据前文设计的行波电极结构，使用先进的半导体加工工艺，在InP基片上制作了行波电极。利用光刻和电子束曝光技术，将电极图案转移到光刻胶上，然后通过化学腐蚀和金属沉积等步骤，制作出行波电极。
五、行波电极的测试与分析
通过搭建测试平台，对制作好的行波电极进行了测试。利用激光器输入光信号，通过行波电极对光进行调制，并通过光功率检测器测量输出光信号的强度变化。实验结果表明，行波电极在不同调制频率下具有较高的调制带宽和较低的驱动电压，满足了高速通信系统的要求。
六、结论与展望
本文针对InP基矩形马赫-曾德尔高速电光调制器行波电极进行了设计与测试研究。实验结果表明，通过优化设计的行波电极具备较高的调制带宽和较低的驱动电压，具有良好的应用前景。未来的研究中，可以进一步优化行波电极的结构，提高调制带宽和减小驱动电压，以满足更高速的通信要求。
参考文献：
[1]XueY,ZhangN,ZhangL,etal.Designofhigh-speedopticalintensitymodulatorbasedondirectionalcoupler[J].Opto-ElectronicEngineering,2012,39(5):84-89.
[2]ShibataM,YamadaK.Developmentofhigh-speedandlow-driving-voltageelectro-absorptionmodulatorintegratedlaserdiodebasedonInGaAs-GaAsPmulti-quantumwells[J].SemiconductorScienceandTechnology,2007,22(10):S252-S256.
[3]CaoC,HuX,LiL,etal.Designandanalysisofhigh-speedInP-basedMach-Zehndermodulator[J].OpticsCommunications,2016,380:105-110.