硅納米光波導無源器件及功能集成.pdf

1、互聯(lián)網真正將人們帶入了信息全球化的時代，極大地促進了信息數據的交互需求。而光通信網絡作為唯一可能提供支持的技術，正被這一不斷膨脹的需求所刷新。近年來，全球的骨干光網絡已經陸續(xù)升級至單波長100G速率的相干光通信系統(tǒng)，而下一代400G，乃至1T的光網絡也勢在必行?；诠杌牧掀脚_的集成光學芯片，由于具有與傳統(tǒng)半導體產業(yè)中的CMOS工藝相兼容的巨大成本優(yōu)勢，成為最具前景的技術之一，由其發(fā)展而來的研究熱點稱之為硅光子學。本文針對硅光子學這一熱

2、點課題，就硅納米線波導器件及其功能模塊集成進行了細致的理論探索與實驗求證。
　　首先，我們對硅納米線波導器件的工藝制作與測試表征進行了大量的實驗摸索，確立了快速而高效的電子束曝光工作模式，并針對耦合光柵的波長敏感特性，確立了對器件響應進行歸一化補償的必要性。基于此制作并測試表征了硅納米線波導的傳輸損耗在1.5～4.2dB/cm，設計優(yōu)化并實驗制作了一系列基于硅納米線波導的無源器件，包括3dB功率分束器、微反射器以及基于陣列波導光柵

3、(ArrayedWaveguide Grating，AWG)的波分復用器件。所有器件的工藝重復性良好。
　　其次，我們研究了基于馬赫曾德干涉儀(Mach-Zehnder Interferometer，MZI)結構的熱光調諧器件。實驗制作的8通道反射式熱光可調光衰減器的動態(tài)范圍均超過了30dB。此外，我們研制了基于彎曲定向耦合器的超寬帶MZI熱光開關，獲得了小于1dB的插入損耗和超過20dB的消光比，其工作帶寬超過了140nm。進一

4、步，我們將兩個全同AWG與八個超寬帶低損耗熱光開關進行了單片集成，實現(xiàn)了較為復雜的可重構光分插復用器功能模塊，其各個波長通道、路徑通道的動態(tài)開關范圍均超過了20dB。
　　最后，我們基于常規(guī)的AWG結構，并充分利用其結構的對稱性，實現(xiàn)了單個AWG對兩路信號的雙向傳輸功能?；谶@一特性，我們首先將梳狀濾波器與單個雙向AWG相級聯(lián)，實現(xiàn)了通道間隔為200GHz的波分解復用器，而性能可比于通道間隔為400GHz的波分解復用器。其次，我們