铌酸锂光学滤波器：多层膜与谐振腔的研究

本文主要探讨了基于铌酸锂材料的两种光学滤波器类型——多层膜滤波器和谐振腔滤波器，利用MATLAB进行仿真分析，旨在研究其光谱特性并提出电光可调谐的设计方案。 文章首先概述了当前光电子器件，特别是可调谐滤波器、生物传感器和光频率梳滤波器的需求，强调了高性能、低成本、小型化和易于集成的器件发展趋势。光学滤波器在光通信技术中的重要性被提及，尤其是薄膜光学滤波器因其低损耗、高隔离度和良好的热稳定性而广泛应用。环形腔波导结构的器件也受到广泛关注，它们可用于滤波、传感、逻辑门和电光调制等多种功能。 论文主体部分分为三个章节： 1. 第一部分对薄膜光学滤波器和高品质因子环形谐振器的国内外研究进展进行了总结，详细阐述了薄膜光学和光波导的基础理论。通过传输矩阵法计算了单层膜和多层膜的传输特性，同时运用光波导模式理论和有效折射率法分析了脊形波导结构，确定了单模传输条件。 2. 第二部分重点探讨了铌酸锂/氟化镁多层膜滤波器，采用传输矩阵法进行理论分析和MATLAB仿真。分析了通带和阻带滤波器的光谱特性，研究了相关参数如何影响反射光谱。进一步，利用铌酸锂的电光效应设计了电光可调谐多层膜滤波器，通过磁控溅射和刻蚀工艺制作了滤波器结构，并对其性能进行了评估。 3. 第三部分中，利用有效折射率法研究了空气/铌酸锂/二氧化硅脊形波导结构，定义了TE和TM模式的单模条件。接着，设计了环形波导谐振器，提出了一种基于铌酸锂的高品质因子跑道型双环谐振器。通过分析传输因子、耦合因子和场衰减系数，深入探讨了其光谱特性。同时，利用铌酸锂的电光效应，设计了电光可调谐的跑道型双微环谐振滤波器，探讨了其调谐范围和速率。 关键词涵盖了关键材料（铌酸锂）、滤波器类型（多层膜和环形腔谐振器）、分析方法（传输矩阵法）和核心功能（电光可调谐），突显了本文研究的核心内容。这篇毕业论文通过理论分析和实验研究，为基于铌酸锂的光学滤波器技术提供了新的见解和潜在应用。