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光电子集成是光电器件发展的必然趋势,它能改善器件的响应速率、光电转换效率、减小器件的功耗和串扰,能够显著提高器件的稳定性和成品率。但是,光电子集成基于波导技术,波导的光信号模场小而椭,光纤的模场大而圆,从而造成严重的模场失配,因此光集成器件在光网络中由于光纤与波导端面耦合所引起的插入损耗成为一大难题。由于插入损耗(Insertion Loss,IL)与偏振相关损耗(Polarization Dependent Loss,PDL)的相互依赖关系,所以对IL的研究必然涉及对PDL相关研究。目前,光电子集成在器件性能的稳定性、设计与加工技术的成熟性及生产成本的降低等方面取得了令人瞩目的成绩,一些器件已经逐渐在工业系统中得到普及。因为芯片-光纤之间的耦合状态对最后器件以及产品的IL和PDL性能有很大影响,因此它是器件性能测试与封装中一步非常重要的技术操作。目前针对PDL的相关研究均以器件功能材料的双折射为切入点,而对器件工作中PDL的形成原理和影响因素方面鲜有相关报道,因此,本课题就光纤-波导耦合原理及其与光束偏振态的关系,从理论研究、软件模拟和实验测试三个方面来研究解决光纤-波导耦合过程引起的IL和PDL。首先,从光束传播法(BPM)理论建立起光纤与波导端面输出模式的偏振相关的电磁场分布,进而利用两个光场之间模式匹配理论对光纤-波导耦合模式进行了分析,找到影响耦合效率偏振相关性的关键物理因素与条件:耦合间距、光纤与波导端面粗糙度和角度。进而,对光纤-波导耦合所引起的IL和PDL进行数学建模,并利用BPM专业软件产生波导端面输出模式偏振相关的精确光场分布,对这一耦合模型进行数值模拟,从而使光纤-波导耦合效率保持着精确的偏振相关性。对光波导芯片样品端面特殊研磨处理使其具有所要求的粗糙度和倾斜角,然后实验测定光纤-波导耦合引起的IL和PDL性能。模拟结果表明,对于0°和8°端面,当空气耦合间距从2μm增加到10μm时,IL都是从0.1dB增大到5dB,PDL从0.02dB增大到0.2dB;实验结果是,当IL为最小2dB时的间距约为2μm,当它逐渐增大至其5倍间距时,即约10μm时,IL值增大到3.5dB;对应的PDL却从0.1dB增大到0.25dB,说明理论计算与实验结果保持着相对的一致性。