硅基模式轉換器件的研究.pdf

1、近年來，隨著人們對于通信網絡數(shù)據(jù)傳輸容量和帶寬的需求不斷提升，傳統(tǒng)的集成電路技術已經愈發(fā)不能滿足人們的需求，而全光通信則避免了光電轉換過程中產生的誤碼、噪聲和功耗等問題，可以大幅度提高傳輸容量和帶寬，得到了迅速的發(fā)展。硅基光子技術由于材料本身高折射率差、加工工藝與CMOS兼容等優(yōu)勢，便于低成本的超大規(guī)模集成光路的批量生產，成為光子學集成領域人們關注的焦點。
　　在各種硅基光器件中，用于實現(xiàn)模式轉換的器件由于其能夠大大增加波導中傳輸

2、信息的容量而得到了廣泛研究。具體而言，分為高階模式轉換和偏振模式轉換兩類。其中高階模式轉換可以實現(xiàn)普通光學延遲線延遲量的倍增，從而增大波導的數(shù)據(jù)緩存能力；而偏振模式轉換則解決了硅基器件偏振敏感性的問題。
　　基于此，本文通過理論分析、仿真優(yōu)化和實驗實現(xiàn)了幾種新型結構，具體而言分為以下三個部分：
　?。?）針對高階模式轉換器件，通過設計不同參數(shù)的非對稱鋸齒結構變跡光柵，實現(xiàn)了TE0到TE1和TE1到TE2的高階模式轉換，將二者

3、結合在一個延遲結構中，通過多次反向模式轉換，將普通光學延遲線的延遲量提高三倍以上，并以此為基礎提出了實現(xiàn)更大倍數(shù)延遲量的設想。
　?。?）針對基于模式演變的偏振旋轉器件進行研究，優(yōu)化設計出一種前后波導厚度一致且無尖角的新型偏振旋轉器，提高了其可集成性和可加工性，并充分發(fā)揮其大帶寬、高容差的特性，有效實現(xiàn)了偏振模式轉換。
　?。?）針對基于模式混合的偏振旋轉器件進行研究，通過仿真，實現(xiàn)了一種雙階梯形不對稱截面的偏振旋轉器，該器