硅基光學移相器研究.pdf

1、硅基光子學是集成光學的重點研究方向，特別是在通信領(lǐng)域，它為片上光互連和信號處理提供了有效的解決方案。借助于硅材料本身的特性，硅基光子器件具有低成本、高集成度等諸多優(yōu)勢。硅基移相器就是其中的一種重要元件，它實現(xiàn)了對光波相位的調(diào)控，可應(yīng)用在高階調(diào)制器、延遲線、可調(diào)光衰減器等器件中。
　　目前，硅基移相器大多通過改變波導(dǎo)折射率來實現(xiàn)，與調(diào)制原理相似，可以分為：基于載流子色散效應(yīng)的移相器和基于熱光效應(yīng)的移相器。論文
　　分別對這兩種

2、硅基移相器的工作原理進行介紹，對比了這兩類移相器的優(yōu)缺點。接著，分別針對不同的結(jié)構(gòu)，仿真設(shè)計并在實驗上實現(xiàn)了高效率、低損耗的硅基光學移相器。同時，在實驗中探索了不同設(shè)計參數(shù)對于硅基移相器性能的影響，為今后進一步優(yōu)化硅基光學移相器提供參考。最后，論文介紹了以可調(diào)光衰減器為代表的硅基移相器的應(yīng)用。主要內(nèi)容包括：1.基于載流子色散效應(yīng)的硅基移相器
　　首先介紹了載流子色散型移相器的工作原理以及典型結(jié)構(gòu)。目前，基于載流子色散的硅基移相器主

3、要采用p-n或者p-i-n結(jié)型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。論文分別對兩種結(jié)構(gòu)進行設(shè)計、分析，詳細研究了幾種設(shè)計參數(shù)對移相器性能的影響，通過優(yōu)化移相器的設(shè)計參數(shù)，最終在實驗上實現(xiàn)了高性能的移相器。對其中摻雜濃度、摻雜區(qū)尺寸、摻雜區(qū)位置等重要的設(shè)計參數(shù)，詳細研究了它們對移相器性能的影響。
　　2.基于熱光效應(yīng)的硅基移相器
　　由于硅材料具有較高的熱光系數(shù)，熱光調(diào)節(jié)一直在硅基光子器件中發(fā)揮著重要的作用。熱光移相器也是主流的硅基移相器之一。論文對其原

4、理和研究現(xiàn)狀做了介紹，對傳統(tǒng)金屬電極型熱光移相器、p-i-p型熱光移相器以及波導(dǎo)單邊摻雜型熱光移相器進行了對比。最后，著重對于目前比較熱門且實用性較高的波導(dǎo)單邊摻雜型移相器和p-i-p型移相器進行了仿真與設(shè)計，最后，在實驗上驗證了設(shè)計的移相器具有低功耗、高集成度等優(yōu)點。同時，探索了波導(dǎo)長度、波導(dǎo)寬度、摻雜濃度、摻雜區(qū)到波導(dǎo)側(cè)壁距離等參數(shù)對于移相器性能的影響。
　　3.移相器的應(yīng)用
　　移相器作為硅基光子器件中重要的基本器件，