硅基微環(huán)諧振器傳輸特性的研究.pdf

1、微電子集成技術(shù)經(jīng)過(guò)半世紀(jì)的發(fā)展，所遵循的摩爾定律已接近極限，進(jìn)一步發(fā)展遇到瓶頸，亟需技術(shù)突破。而“硅”這種制造大規(guī)模集成電路的半導(dǎo)體材料在電學(xué)特性研究和制造工藝改進(jìn)領(lǐng)域已經(jīng)非常完善，很難實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。近年來(lái)硅基光子學(xué)的研究成果表明硅和硅基作為一種新型的光子材料除本身優(yōu)良的電學(xué)特性外也展現(xiàn)出了良好的光學(xué)特性，并在實(shí)驗(yàn)室中初步實(shí)現(xiàn)了硅和硅基材料中光的產(chǎn)生、傳輸、調(diào)控、互連和探測(cè)等一系列功能。作為目前最具潛力的光電子集成方案之一，硅基光電子集

2、成技術(shù)是繼微電子集成技術(shù)之后的又一革命性技術(shù)，對(duì)于建設(shè)和實(shí)現(xiàn)未來(lái)信息化社會(huì)具有巨大的經(jīng)濟(jì)和戰(zhàn)略意義。
　　硅基微環(huán)諧振器作為硅基光電子集成系統(tǒng)中的核心調(diào)制器件具有結(jié)構(gòu)尺寸小、集成度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)其諧振特性結(jié)合硅材料的熱光效應(yīng)、等離子色散效應(yīng)、量子限制斯塔克效應(yīng)可在硅基集成系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高速調(diào)制器、高速光開(kāi)和可調(diào)諧濾波器等功能，是目前硅基器件中應(yīng)用最為廣泛的器件之一，極具研究?jī)r(jià)值。
　　因此本論文對(duì)硅基微環(huán)諧振器的傳輸特性

3、進(jìn)行了深入研究，主要工作如下:
　　(1)通過(guò)耦合模理論(CMT)推導(dǎo)出了二維情況下硅基微環(huán)諧振器的耦合系數(shù)，并通過(guò)數(shù)值仿真結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。最后得到了耦合系數(shù)與硅基微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系。
　　(2)通過(guò)時(shí)域有限差分法(FDTD)對(duì)硅基微環(huán)諧振器進(jìn)行了大量的數(shù)值仿真，得到了硅基微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)器件傳輸光譜的影響，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了理論分析。
　　(3)引入微波網(wǎng)絡(luò)的概念，將硅基微環(huán)諧振器等效為一個(gè)四端口網(wǎng)絡(luò)，