用于高速光通信系統(tǒng)的基于絕緣體上硅材料平臺的刻蝕衍射光柵器件.pdf

1、現(xiàn)代社會飛速發(fā)展，人們與互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系越發(fā)密切，移動通信、大數(shù)據(jù)、云計算等新興互聯(lián)網(wǎng)模式不斷出現(xiàn)，使得通信領(lǐng)域的信息傳輸容量正在以指數(shù)的形式增長。無論是以太網(wǎng)系統(tǒng)還是數(shù)據(jù)中心都對通信的速率和能耗等性能方面提出了更高的要求。而傳統(tǒng)的光收發(fā)模塊和關(guān)鍵光電路由器件在尺寸和功耗上都已經(jīng)不能滿足需求。硅基集成的光子器件以光子為信息載體，不僅具有超高帶寬、超快傳輸速率、抗電磁干擾和低能耗等優(yōu)勢，而且使得超緊湊、高集成度的光子集成器件成為可能。具有波分

2、復(fù)用功能的光子器件由于能在單根光波導(dǎo)中同時實現(xiàn)多個波長的多路信號傳輸，是高速光通信系統(tǒng)中非常重要的元件。本論文將主要研究基于絕緣體上硅材料的波分復(fù)用器件:刻蝕衍射光柵(EDG，Etched Diffraction Grating)。
　　本文首先詳細地介紹了刻蝕衍射光柵的基本原理，包括它的幾何結(jié)構(gòu)、工作原理和基本特性。給出了刻蝕衍射光柵的設(shè)計方法和數(shù)值仿真方法。
　　接著，針對高速光通信系統(tǒng)中的全光路由的應(yīng)用，在硅層厚度為2

3、20 nm的SOI材料上設(shè)計制作出了通道間隔為10nm的基于刻蝕衍射光柵的4×4光波長路由器。詳細地分析了刻蝕衍射光柵路由器的設(shè)計原理和仿真結(jié)果，并且介紹了其制作的關(guān)鍵工藝和整體流程;最后給出了器件的測試結(jié)果，并對其損耗均勻性問題進行了分析且提出了相關(guān)改善方法。
　　然后，設(shè)計和制作了通道間隔分別為20 nm和4.5 nm的偏振不敏感的刻蝕衍射光柵，這些器件可用作高速以太網(wǎng)中40/100Gbase-LR4系統(tǒng)的波分復(fù)用器。提出了基