硅基微環(huán)電光調(diào)制器的研究.pdf

1、硅是一種具有反演對(duì)稱中心的晶體，并且是直接帶隙，不存在電光效應(yīng)。雖然硅材料不具備一個(gè)良好的光子材料應(yīng)該具備的特點(diǎn)，但是硅的等離子色散效應(yīng)比較顯著，通過(guò)等離子色散效應(yīng)可以獲得高速的硅基電光調(diào)制器。光波導(dǎo)調(diào)制器最基本的組件是光波導(dǎo)，調(diào)制器的性能在很大程度上依賴于光波導(dǎo)的性能。采用絕緣襯底上的硅材料(Silicon-on-insulator，SOI)用于導(dǎo)波器件時(shí)，其優(yōu)越性主要體現(xiàn)在其良好的波導(dǎo)特性與傳統(tǒng)微電子工藝的高度兼容性、成熟的制備工藝

2、、低廉的成本、在光通信長(zhǎng)波長(zhǎng)窗口的低吸收損耗特性等。并且SOI結(jié)構(gòu)折射率差大，對(duì)光場(chǎng)的限制作用強(qiáng)，可增大光子回路的集成度，更易于與成熟的微電子工藝集成。因此，從互聯(lián)和集成這一角度出發(fā)，SOI結(jié)構(gòu)的光波導(dǎo)電光調(diào)制器是十分有研究意義的，本課題就是圍繞SOI波導(dǎo)電光調(diào)制器進(jìn)行研究。
　　 本文主要從光學(xué)和電學(xué)兩方面分析了基于微環(huán)結(jié)構(gòu)的硅基電光調(diào)制器的原理。研究了微環(huán)諧振器的基本原理和性質(zhì)，同時(shí)在研究單個(gè)微環(huán)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對(duì)雙微環(huán)結(jié)構(gòu)諧振

3、腔的濾波特性也進(jìn)行了分析，提出了采用串聯(lián)雙環(huán)諧振器制作硅基調(diào)制器的優(yōu)勢(shì)。從微環(huán)諧振器性能進(jìn)行深入研究，以及對(duì)器件性能影響的各個(gè)因素，并且詳細(xì)分析了耦合系數(shù)對(duì)微環(huán)諧振器濾波特性的影響。綜合各因素分析，設(shè)計(jì)了滿足單模單偏的脊型截面SOI波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，通過(guò)模擬計(jì)算，并設(shè)計(jì)了多組滿足單環(huán)單偏振的波導(dǎo)尺寸：?jiǎn)苇h(huán)結(jié)構(gòu)的3dB帶寬約為0.4nm，消光比約為6.52dB，雙環(huán)結(jié)構(gòu)的3dB帶寬約為0.23nm，消光比約為8.65dB，并且只支持準(zhǔn)TE偏振態(tài)的