硅光器件的仿真分析与测试研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1目的及意义:

步入信息化时代，计算机、通信等领域得到了迅速发展。信息技术和光通信成为生产生活的必需品，也是当今信息化社会的重要组成部分。作为一门将光子视为信息和能量载体的科学，光电子学的主要研究围绕着光子的产生、跃迁及其转化展开。光电子学和光电子器件的发展产生了多方面的影响。生活中处处都留下了光电子的足迹。然而在光电子技术的探索发展过程中，同样不可避免地出现了成本偏高、效果不佳等困难。

科学家们通过对硅的研究逐渐解决了光电子学发展中的诸多问题，使光电子的发展取得了巨大的成就。硅光子学，顾名思义是将硅作为主要材料，主要研究、设计和制作各类光学元器件，实现光的发射、传输和接收。在光通信领域中，相比于其他材料，硅有着以下优势：硅在地壳中含量高，原材料丰富易得，成本低廉；对通信波段透明，有着极低的光学损耗，且折射率大，波导性能好；硅与传统的cmos工艺有着良好的兼容性，便于集成。

2. 研究的基本内容与方案

本次设计首先应当了解当前硅基光电子学行业背景以及国内外研究现状，并明确研究方向，选取硅光器件中的一种——掺铒光纤放大器（edfa）为例，开展对硅光器件的仿真研究。将课题细化有利于具体研究的开展。

而对于掺铒光纤放大器（edfa），首先要通过理论研究了解它的基本原理和结构，对影响edfa性能的参数进行分析。同时对国内外对于半导体、光电子器件仿真技术和软件进行广泛的查阅和了解，比较各种仿真软件和测试方法的异同及侧重点，按照本次设计所要求达到的效果，选取合适的仿真软件。在经过初步的查阅和比较之后，本次设计拟采用optisystem软件进行仿真分析。

在建立了对理论知识的充分理解的基础之上，利用optisystem软件构建一种基于波分复用技术（wdm）技术的光传输链路仿真模型。分析edfa在该系统中的性能和作用。拟通过仿真得到该放大器系统的光谱图、各信道的增益。通过对结果的分析，改变该放大器系统的中的各个变量，例如：掺铒光纤长度、泵浦功率后得到在不同变量和条件下的的系统增益特性，从而得到掺铒光纤的最佳长度以及饱和增益特性曲线，分析各参数对器件性能的影响。通过对仿真结果的分析验证edfa设计及测试的可行性和正确性。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需理论基础。确定方案，完成开题报告。

第4－5周：熟悉掌握基本理论，完成英文资料的翻译，熟悉仿真软件的使用方法。

第6－9周：搭建仿真模型并进行仿真调试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]vishwakarma niraj k,hwangyoon-ho,adiyala praveen reddy,kim dong-pyo. flow-assisted switchable catalysisof metal ions in a microenvelope system embedded with core-shell polymers.[j].acs applied materials amp; interfaces,2018.

[2]d. v. yurasov,n. a. baidakova,v. a.verbus,n. s. gusev,a. i. mashin,e. e. morozova,a. v. nezhdanov,a. v. novikov,e.v. skorohodov,d. v. shengurov,a. n. yablonskiy. locally strained ge/soistructures with an improved heat sink as an active medium for siliconoptoelectronics[j]. semiconductors,2019,53(10).

[3]a. p. pleshkova,e. s. kuznetsova. astudy of novel organic optoelectronics materials based on thiophene and siliconby time-of-flight laser desorption/ionization mass spectrometry[j].,2018,73(13).