可調(diào)諧氮化硅波導(dǎo)微環(huán)諧振器研究.pdf

1、光網(wǎng)絡(luò)正在向高速、大容量、高集成度的方向發(fā)展，為提高光網(wǎng)絡(luò)的靈活性和自適應(yīng)能力，各種不同結(jié)構(gòu)的集成光學(xué)器件不斷涌出。微環(huán)諧振器作為光學(xué)器件的一種結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、集成度高等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于各光學(xué)器件及光學(xué)系統(tǒng)中，特別在濾波系統(tǒng)、光調(diào)制器、光學(xué)延遲線、生物傳感檢測(cè)等方面存在著巨大的應(yīng)用價(jià)值。本論文以可調(diào)諧氮化硅微環(huán)諧振器為研究對(duì)象，在理論與制備工藝等方面對(duì)其進(jìn)行了研究。本文采用氮化硅(Si3N4)作為光波導(dǎo)芯層材料，較有機(jī)

2、聚合物材料相比，Si3N4具有芯包層折射率差大、器件尺寸小、集成度高、性能穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，同絕緣硅(SOI)相比，Si3N4波導(dǎo)具有制備簡(jiǎn)單、工藝成本較低等優(yōu)點(diǎn)。
　　本文利用耦合模理論與傳輸矩陣法，結(jié)合數(shù)學(xué)工具軟件Matlab，分析微環(huán)諧振器不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其傳輸特性的影響。基于光波導(dǎo)理論，設(shè)計(jì)并制備了一種基于熱光效應(yīng)的集成可調(diào)諧氮化硅波導(dǎo)微環(huán)諧振器，通過調(diào)節(jié)微環(huán)及MZI干涉臂上兩端電極的電壓，實(shí)現(xiàn)諧振波長(zhǎng)以及消光比的調(diào)諧。該微環(huán)

3、諧振器采用馬赫-曾德干涉儀(MZI)與微環(huán)相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，結(jié)合光波導(dǎo)模擬仿真軟件Rsoft，設(shè)計(jì)并優(yōu)化了波導(dǎo)截面尺寸、彎曲半徑、耦合區(qū)波導(dǎo)間隔等參數(shù)。優(yōu)化了光刻、反應(yīng)離子刻蝕(RIE)等工藝參數(shù)，采用微加工工藝成功制備了單環(huán)和級(jí)聯(lián)雙環(huán)結(jié)構(gòu)的可調(diào)諧氮化硅波導(dǎo)微環(huán)諧振器。
　　在光學(xué)測(cè)試平臺(tái)上對(duì)單環(huán)和級(jí)聯(lián)雙環(huán)結(jié)構(gòu)的氮化硅波導(dǎo)微環(huán)諧振腔進(jìn)行了測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)得，微環(huán)半徑分別為2000μm和2500μm的氮化硅波導(dǎo)微環(huán)諧振器在波長(zhǎng)1550n