面向光互連的硅基片上復(fù)用器件的研究.pdf

1、隨著通信技術(shù)的發(fā)展，尤其各種智能設(shè)備的普及應(yīng)用，以數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸、處理為基礎(chǔ)的“大數(shù)據(jù)時(shí)代”對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸提出了更高的要求。集成光學(xué)憑借其體積小、低能耗、大帶寬等優(yōu)點(diǎn)，在光互連、光通信等領(lǐng)域獲得越來(lái)越多的青睞。尤其硅光子學(xué)其同CMOS工藝相兼容的優(yōu)勢(shì)，使光集成芯片與電集成芯片的混合集成成為可能，在諸如芯片間、芯片內(nèi)部采用光互連的技術(shù)可突破電互連在帶寬、功耗等方面的瓶頸。
　　為了進(jìn)一步的拓展片上光互連的帶寬，本文基于硅納米線波

2、導(dǎo)在片上復(fù)用技術(shù)方面做了一些工作。首先，本文結(jié)合耦合模理論對(duì)非對(duì)稱定向耦合器進(jìn)行了詳盡的分析，對(duì)提出的采用級(jí)聯(lián)的非對(duì)稱定向耦合器結(jié)構(gòu)的模式復(fù)用器的設(shè)計(jì)過(guò)程、波長(zhǎng)、串?dāng)_特性以及工藝容差的影響進(jìn)行了詳盡的討論。首次在片上實(shí)現(xiàn)了超小結(jié)構(gòu)的四模式通道的模式（解）復(fù)用器，其串?dāng)_低于-20dB，插損小于0.5dB，具有優(yōu)良的性能。
　　其次，結(jié)合偏振復(fù)用技術(shù)本文提出一種同時(shí)實(shí)現(xiàn)偏振復(fù)用和模式復(fù)用技術(shù)的系統(tǒng)，進(jìn)一步的增大光鏈路的帶寬，并針對(duì)其關(guān)

3、鍵器件偏振-模式混合復(fù)用器進(jìn)行了深入的研究。首先對(duì)兩種超小結(jié)構(gòu)的偏振分束器——彎曲非對(duì)稱定向耦合器型偏振分束器和級(jí)聯(lián)非對(duì)稱定向耦合器型的偏振分束器的設(shè)計(jì)原理、器件的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了分析，并給出了其實(shí)驗(yàn)結(jié)果。利用級(jí)聯(lián)非對(duì)稱定向耦合器型的偏振分束器和非對(duì)稱定向耦合器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)同時(shí)實(shí)現(xiàn)四個(gè)TE模式和四個(gè)TM模式復(fù)用的八通道的偏振-模式混合（解）復(fù)用器，并對(duì)其性能、工藝容差進(jìn)行了詳盡的闡述。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示八個(gè)通道的串?dāng)_均低于-11dB，同理論分

4、析結(jié)果相吻合。在此基礎(chǔ)上，提出一種利用光柵型起偏器的改進(jìn)方案，將八通道的混合（解）復(fù)用器的串?dāng)_降低至-18dB以下。
　　再次，結(jié)合成熟的波分復(fù)用器AWG，提出一種可同時(shí)實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用技術(shù)和模式復(fù)用技術(shù)的超大帶寬的64通道波分-模式混合（解）復(fù)用器。在此基礎(chǔ)上，提出一種采用雙向AWG設(shè)計(jì)的改進(jìn)方案，減小AWG的數(shù)量，使其結(jié)構(gòu)更為緊湊，同時(shí)也增強(qiáng)了工藝穩(wěn)定性。改進(jìn)后各通道的串?dāng)_約-14dB，為光互連帶寬的提升提供了一種切實(shí)可行的解決方