硅基微環(huán)諧振腔溫度可調諧濾波器特性的研究.pdf

1、基于平面集成技術的光波導諧振腔器件具備高集成、低功耗、高靈敏等特點而廣泛應用在光通信、光互聯(lián)、光計算和光信息傳輸?shù)确矫?。光學濾波器作為光通信網(wǎng)絡網(wǎng)中一類重要的光子器件，在光網(wǎng)的高速傳輸、信道選擇、增益譜均衡等方面具有重要作用，因此對光學濾波器的研究至關重要。本文圍繞硅基微環(huán)諧振腔可調諧濾波器的核心部件——微環(huán)諧振腔展開深入討論與研究。
　　文章對SOI光波導的傳輸模態(tài)、單模傳輸條件、耦合原理以及多環(huán)級聯(lián)微環(huán)腔的光場傳輸特性與光譜響

2、應特性等進行了分析，建立了對微環(huán)諧振腔濾波器性能的完整表征體系。同時，對不同結構的微環(huán)諧振腔濾波器的工作原理做了的理論分析。根據(jù)單模傳輸條件，利用FDTD和Rsoft軟件對光波導的尺寸進行仿真，并根據(jù)理論和仿真結果分別優(yōu)化了不同種類微環(huán)諧振腔濾波器的結構參數(shù)。
　　文章利用紫外光刻、電子束刻蝕、ICP深硅刻蝕、電子束蒸鍍等MEMS工藝制備了基于SOI的小尺寸、高集成光波導多環(huán)級聯(lián)諧振腔濾波器。實現(xiàn)了最小光波導線寬為450nm，耦合

3、間距為100nm的多環(huán)級聯(lián)光波導諧振腔濾波器的制造。
　　最后，利用垂直光柵耦合法對單環(huán)、雙環(huán)、十環(huán)濾波器響應譜線的-3dB帶寬做了相應測試，實驗驗證并得到了不同級聯(lián)環(huán)數(shù)與諧振譜線滾降垂直度的關系。并且設計制備了環(huán)形與跑道形兩種級聯(lián)諧振腔濾波器，研究了相應的透射譜特性。此外，根據(jù)光波導的熱光效應和熱膨脹效應，對半徑R=5μm的十環(huán)級聯(lián)濾波器在不同溫度進行了測試，并對上述所測點進行線性擬合，靈敏度為130pm/℃，與理論值110pm