中文摘要：

研究高速声光波导开关的设计理论，设计了一种新型结构的声光波导开关。为了获得高的开关速率，计算了不同切割晶体下声表面波（SAW）的特性，选择了SAW 速度和机电耦合系数相对较高的128 度Y 切割X 传输的铌酸锂晶体作为基底材料；通过计算确定了声波导的最佳厚度；减少叉指换能器的叉指对数及叉指电极的宽度和间隔，增大换能器带宽；在光波导的设计上采用了锥形波导，尽可能的减小SAW的行进距离等。同时，分析了提高波导声光开关的衍射效率的机制。综合考虑重叠积分、导光波模式、波导深度及SAW频率等因素来提高衍射效率。首次利用声表面波衍射模型分析波导声光器件的带宽和衍射效率的关系，发现在一定条件下可以同时获得大的带宽和高的衍射效率。研究了光纤与波导器件的耦合机制，首次发现小的波导模场椭圆度并不总意味低的光纤与波导耦合损耗。经过理论计算，我们设计的高速声光波导调制器的开关速率在70ns以内，衍射效率大于70%，在国际上处于领先水平。该器件可以作为调Q激光器的最佳调Q元件，同时在未来高速光通信中也有潜在的应用前景。