Nghiên cứu thiết kế linh kiện tích hợp quang tử trên nền soi cho hệ thống ghép kênh phân chia mode

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

Danh mục các ký hiệu

Danh mục các chữ viết tắt

Danh mục các hình (hình vẽ, ảnh chụp, đồ thị)

Danh mục các bảng, biểu

1. MỞ ĐẦU

1.1. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu

1.2. Các kết quả đạt được

1.3. Tổ chức luận án

2. TỔNG QUAN VỀ SỰ TRUYỀN SÓNG SÁNH SÁNG TRONG CÁC LINH KIỆN QUANG TỬ MDM NỀN SOI

2.1. Tổng quan về một hệ thống thông tin quang

2.2. Các kỹ thuật ghép kênh cơ bản trong thông tin quang

2.3. Hệ thống thông tin quang MDM

2.4. Sự truyền sóng ánh sáng trong môi trường định hướng

2.4.1. Sự tồn tại các phân cực của ánh sáng trong môi trường dẫn sóng

2.4.2. Các phương pháp mô phỏng sự lan truyền của ánh sáng

2.5. Linh kiện quang tử nền SOI

2.5.1. Cấu trúc dẫn sóng cho linh kiện quang tử

2.5.2. Hiệu ứng quang-nhiệt trong dẫn sóng SOI

2.6. Một số linh kiện quang tử nền SOI cơ bản

2.6.1. Linh kiện giao thoa đa mode MMI

2.6.2. Linh kiện chữ Y

2.6.3. Các thông số đánh giá hiệu năng của linh kiện quang tử

2.7. Kết luận

3. THIẾT KẾ LINH KIỆN QUANG TỬ GHÉP/TÁCH NHIỀU MODE KHÔNG PHỤ THUỘC PHÂN CỰC

3.1. Linh kiện ghép/tách hai mode không phụ thuộc phân cực trên cơ sở các linh kiện giao thoa đa mode MMI và chữ Y đối xứng

3.1.1. Nguyên lý thiết kế

3.1.2. Tổng quan về linh kiện

3.1.3. Linh kiện chữ Y đối xứng không phụ thuộc phân cực

3.1.4. Linh kiện giao thoa đa mode 2 × 2 MMI không phụ thuộc phân cực

3.1.5. Linh kiện dịch pha (PS) không phụ thuộc phân cực

3.1.6. Đánh giá hiệu năng quang

3.2. Linh kiện ghép/tách ba mode không phụ thuộc phân cực sử dụng hai linh kiện chữ Y bất đối xứng mắc phân tầng với nhau

3.2.1. Nguyên lý thiết kế và tổng quan về linh kiện

3.2.2. Độ rộng dẫn sóng kênh vào

3.2.3. Các linh kiện chữ Y bất đối xứng không phụ thuộc phân cực

3.2.4. Đánh giá hiệu năng quang

3.3. Kết luận

4. THIẾT KẾ LINH KIỆN QUANG TỬ ĐỊNH TUYẾN LỰA CHỌN MODE MSR

4.1. Nguyên lý thiết kế

4.2. Linh kiện định tuyến 1 × 3 cho hai mode TE sử dụng hai linh kiện giao thoa đa mode và một linh kiện chữ Y

4.2.1. Tổng quan về linh kiện

4.2.2. Thiết kế và tối ưu

4.2.3. Đánh giá hiệu năng quang

4.3. Linh kiện định tuyến 1 × 3 cho ba mode sử dụng ba linh kiện giao thoa đa mode và một linh kiện chữ Y

4.3.1. Tổng quan về linh kiện

4.3.2. Thiết kế và tối ưu

4.3.3. Đánh giá hiệu năng quang

4.4. Kết luận

5. THIẾT KẾ LINH KIỆN QUANG TỬ TẠO ĐỒNG THỜI NHIỀU MODE QUANG

5.1. Nguyên lý thiết kế

5.2. Linh kiện tạo đồng thời hai mode quang thấp nhất sử dụng các linh kiện giao thoa đa mode và chữ Y

5.2.1. Tổng quan về linh kiện

5.2.2. Thiết kế và tối ưu

5.2.3. Đánh giá hiệu năng quang

5.3. Linh kiện quang tử tạo đồng thời ba mode quang thấp nhất sử dụng các linh kiện giao thoa đa mode MMI và chữ Y

5.3.1. Nguyên lý hoạt động

5.3.2. Thiết kế và tối ưu

5.3.3. Đánh giá hiệu năng quang

5.4. Kết luận

Các công trình đã công bố của luận án

Tài liệu tham khảo

I. Tổng quan về thiết kế linh kiện quang tử

Thiết kế linh kiện quang tử là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ quang học, đặc biệt là trong các hệ thống ghép kênh phân chia mode (MDM). Nghiên cứu này tập trung vào việc thiết kế các linh kiện tích hợp quang tử trên nền vật liệu SOI (Silicon on Insulator), nhằm tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống quang tử. Các linh kiện quang tử này được thiết kế để hỗ trợ phân chia mode, giúp tăng dung lượng truyền dẫn trong các hệ thống viễn thông.

1.1. Công nghệ quang học và ứng dụng

Công nghệ quang học đóng vai trò then chốt trong việc phát triển các linh kiện tích hợp quang tử. Các ứng dụng của quang tử trong viễn thông bao gồm việc tăng tốc độ truyền dẫn và giảm thiểu nhiễu. Nghiên cứu này nhấn mạnh vào việc sử dụng công nghệ quang học để thiết kế các linh kiện có khả năng ghép kênh và phân chia mode hiệu quả.

1.2. Hệ thống ghép kênh phân chia mode

Hệ thống ghép kênh phân chia mode (MDM) là một kỹ thuật tiên tiến trong viễn thông, cho phép tăng dung lượng truyền dẫn bằng cách sử dụng các mode quang khác nhau. Nghiên cứu này tập trung vào việc thiết kế các linh kiện quang tử hỗ trợ MDM, đặc biệt là trên nền SOI, để đạt được hiệu suất cao và độ tin cậy lớn.

II. Thiết kế linh kiện tích hợp quang tử

Thiết kế linh kiện tích hợp quang tử trên nền SOI là một trong những trọng tâm của nghiên cứu này. Các linh kiện được thiết kế để hỗ trợ phân chia mode và ghép kênh, giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống quang tử. Nghiên cứu cũng đề cập đến việc sử dụng các linh kiện giao thoa đa mode (MMI) và linh kiện chữ Y để đạt được hiệu quả cao trong việc phân chia mode.

2.1. Linh kiện giao thoa đa mode MMI

Linh kiện giao thoa đa mode (MMI) là một thành phần quan trọng trong thiết kế linh kiện quang tử. Nghiên cứu này sử dụng MMI để tạo ra các linh kiện có khả năng phân chia mode hiệu quả. Các MMI được thiết kế để hỗ trợ nhiều mode quang khác nhau, giúp tăng dung lượng truyền dẫn trong hệ thống quang tử.

2.2. Linh kiện chữ Y

Linh kiện chữ Y là một thành phần khác được sử dụng trong thiết kế linh kiện quang tử. Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng linh kiện chữ Y để tạo ra các linh kiện có khả năng ghép kênh và phân chia mode hiệu quả. Các linh kiện chữ Y được thiết kế để hỗ trợ các mode quang không phụ thuộc phân cực, giúp tăng độ tin cậy của hệ thống quang tử.

III. Ứng dụng của linh kiện quang tử trong viễn thông

Ứng dụng của linh kiện quang tử trong viễn thông là một trong những trọng tâm của nghiên cứu này. Các linh kiện tích hợp quang tử được thiết kế để hỗ trợ ghép kênh và phân chia mode, giúp tăng dung lượng truyền dẫn trong các hệ thống viễn thông. Nghiên cứu cũng đề cập đến việc sử dụng các linh kiện quang tử trong các hệ thống quang tử để đạt được hiệu suất cao và độ tin cậy lớn.

3.1. Tăng dung lượng truyền dẫn

Tăng dung lượng truyền dẫn là một trong những mục tiêu chính của việc sử dụng linh kiện quang tử trong viễn thông. Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng các linh kiện tích hợp quang tử để hỗ trợ ghép kênh và phân chia mode, giúp tăng dung lượng truyền dẫn trong các hệ thống viễn thông.

3.2. Giảm thiểu nhiễu

Giảm thiểu nhiễu là một trong những lợi ích của việc sử dụng linh kiện quang tử trong viễn thông. Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng các linh kiện tích hợp quang tử để giảm thiểu nhiễu trong các hệ thống quang tử, giúp tăng độ tin cậy và hiệu suất của hệ thống.

Luận án tiến sĩ kỹ thuật: Thiết kế linh kiện tích hợp quang tử trên nền soi cho hệ thống ghép kênh phân chia mode