基于半導(dǎo)體化合物微碟光開(kāi)關(guān)研究.pdf

1、隨著當(dāng)今信息傳輸量急劇增長(zhǎng)，全光通信網(wǎng)絡(luò)已成為未來(lái)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向。在全光網(wǎng)絡(luò)中，光交叉連接設(shè)備(OXC)與光分叉復(fù)用設(shè)備(OADM)是重要模塊，而光開(kāi)關(guān)及其門(mén)陣列作為OADM模塊和OXC模塊中核心作用的器件，起著光信號(hào)傳輸和光路間交叉互聯(lián)的作用，因此研制出高性能、低成本的光開(kāi)關(guān)及其光開(kāi)關(guān)陣列對(duì)提升光纖通信系統(tǒng)的工作效率具有重要作用。光子學(xué)和光邏輯器件的發(fā)展使超大規(guī)模集成光路產(chǎn)生希望，然而從理論到實(shí)踐遇到諸如集成性、可測(cè)性和功率需求等

2、問(wèn)題。基于微碟諧振腔的光通信器件的研究和發(fā)展，使我們看到解決其中一些問(wèn)題的希望。微碟諧振腔尺寸小、制作簡(jiǎn)單、易于集成、性能優(yōu)良，已經(jīng)成為集成光學(xué)領(lǐng)域的重要器件。由于微碟諧振腔的波長(zhǎng)選擇特性，它在濾波器和波長(zhǎng)交換方面有很重要的應(yīng)用。 本論文研究了一種基于GaAs化合物半導(dǎo)體微碟光開(kāi)關(guān)器件，利用微碟諧振腔的耳語(yǔ)廊模諧振特性，可實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)選擇光開(kāi)關(guān)功能。設(shè)計(jì)的微碟諧振腔光開(kāi)關(guān)具有高速、低損耗和高耦合效率，臨界耦合處其消光比在20dB以上

3、。 論文首先綜述光通信網(wǎng)絡(luò)和光開(kāi)關(guān)器件研究發(fā)展，介紹微諧振腔器件研究背景和應(yīng)用情況。然后在理論上分析并闡述了微碟諧振腔的耳語(yǔ)廊模諧振機(jī)理和光開(kāi)關(guān)的調(diào)制效應(yīng)原理。重點(diǎn)研究了微碟諧振腔光開(kāi)關(guān)的損耗機(jī)理和耦合機(jī)理模型，用定向耦合原理和傳輸矩陣方法計(jì)算分析來(lái)優(yōu)化微碟諧振腔的性能參數(shù)。高Q值理論分析指導(dǎo)微碟諧振腔光開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提出多種耦合結(jié)構(gòu)優(yōu)化光開(kāi)關(guān)性能參數(shù)，例如設(shè)計(jì)基于MMI耦合、定向耦合器、負(fù)耦合結(jié)構(gòu)的微碟諧振腔光開(kāi)關(guān)，并對(duì)光開(kāi)