硅基波導(dǎo)光柵耦合器與高速電吸收光調(diào)制器的研究.pdf

1、歸功于硅材料在微電子學(xué)上的統(tǒng)治性地位及其在光子學(xué)應(yīng)用上的諸多優(yōu)勢(shì)，硅基平臺(tái)正日漸成為集成光路的主流平臺(tái)。隨著近來(lái)硅基有源功能器件的突破，剩下的問(wèn)題不再是討論硅基集成光路的可行性，而是如何提高其相比其它方案的競(jìng)爭(zhēng)力。
　　 首先，隨著硅波導(dǎo)尺寸的向下縮放，硅基集成器件與外圍光纖的耦合上升為一個(gè)嚴(yán)峻的問(wèn)題，解決該問(wèn)題的一個(gè)方案是采用波導(dǎo)光柵耦合器作為硅集成光路的輸入輸出接口。本文從提高耦合效率和增加功能兩方面來(lái)改進(jìn)波導(dǎo)光柵耦合器的性

2、能。對(duì)于前者，本論文利用干法刻蝕工藝中的遲滯效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)高效的非均勻波導(dǎo)光柵耦合器，它的耦合效率達(dá)到了64％，約是普通波導(dǎo)光柵耦合器的兩倍。對(duì)于后者，本文提出并實(shí)驗(yàn)研究了基于一維波導(dǎo)光柵耦合器的新型偏振分束器。新一代的引入了底部布拉格反射層的偏振分束器具有-20dB的消光比，同時(shí)兩種偏振光的峰值耦合效率都達(dá)到了50％。
　　 其次，硅基兼容技術(shù)的引進(jìn)為在硅基底上實(shí)現(xiàn)有源器件提供了可能，但是相關(guān)器件的性能與其它方案相比尚有一定差

3、距?；旌瞎杌脚_(tái)，通過(guò)將Ⅲ/Ⅴ族外延片嫁接到絕緣硅基片上，可以實(shí)現(xiàn)高性能的硅基有源功能器件。本文引入了一個(gè)通用的小信號(hào)電吸收光調(diào)制器模型，并由此開(kāi)發(fā)了基于混合硅基平臺(tái)的高速行波電吸收光調(diào)制器。實(shí)測(cè)的混合硅基行波電吸收光調(diào)制器的帶寬達(dá)到了43GHz，50Gb/s傳輸速率下，2V的驅(qū)動(dòng)電壓擺幅實(shí)現(xiàn)了8.8dB的動(dòng)態(tài)消光比。這是目前世界上速度最快的硅基光調(diào)制器。本論文也提出了混合硅基微環(huán)電吸收光調(diào)制器的構(gòu)想。它具有增強(qiáng)的消光比、減弱的環(huán)境敏感