基于光微環(huán)諧振器的硅基電光調(diào)制器的設(shè)計及實現(xiàn).pdf

1、電光調(diào)制器是光纖通信網(wǎng)絡(luò)中的核心元件,目前通信網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用的調(diào)制器是用LiNbO3或III-V族化合物制作的,由于與傳統(tǒng)的COMS工藝不兼容,器件制作成本很高。硅材料廣泛而廉價,硅基工藝技術(shù)成熟,若能設(shè)計制作出硅基的電光調(diào)制器,就能大大降低成本。另一方面,集成電路中傳統(tǒng)的電互連正面臨傳輸?shù)钠款i,以光互連代替電互連將是今后的一大發(fā)展趨勢。硅基電光調(diào)制器的研制可以推動硅基光互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展,而且方便與微電子集成電路混合集成。因此,從片上集成

2、和互聯(lián)的角度出發(fā),研究硅基光波導(dǎo)電光調(diào)制器也十分有意義。本文闡述了基于光微環(huán)諧振器的硅基電光調(diào)制器的原理。利用傳輸矩陣法,研究了光微環(huán)諧振器的基本原理和性質(zhì),深入分析了影響微環(huán)諧振器性能的各個因素,詳細(xì)闡述了光耦合系數(shù)與環(huán)內(nèi)衰減因子對微環(huán)諧振器濾波特性的影響。為了避免模間色散對器件性能的影響,采用波導(dǎo)設(shè)計軟件Rsoft的BPM模塊進(jìn)行模擬計算,設(shè)計了滿足單偏單模的脊型截面納米線波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。利用軟件Rsoft的FDTD模塊對波導(dǎo)的傳輸損耗、

3、彎曲損耗以及與光纖的耦合損耗進(jìn)行了模擬計算,設(shè)計了減小損耗的結(jié)構(gòu)尺寸。芯片測試結(jié)果顯示,實現(xiàn)了3dB帶寬約為0.158nm,消光比約為9.753dB, FSR約為10nm,端面耦合損耗約為5.5dB/facet,并且只支持TE偏振態(tài)的基模傳輸?shù)墓杌馕h(huán)諧振器,為制作硅基電光調(diào)制器做了充分準(zhǔn)備。本文根據(jù)等離子色散效應(yīng),對調(diào)制器的電學(xué)結(jié)構(gòu)-pin二極管做了詳細(xì)的分析和數(shù)值模擬仿真,設(shè)計了滿足電光調(diào)制要求的pin結(jié)構(gòu)。仿真軟件采用的是syn