硅基微環(huán)諧振器中四波混頻效應(yīng)的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、四波混頻、參量放大等非線性效應(yīng)已經(jīng)在基于光纖的全光通信中得到了廣泛應(yīng)用。然而由于石英光纖較低的非線性系數(shù)和較小的折射率差,導(dǎo)致產(chǎn)生足夠非線性效應(yīng)需要數(shù)千米的光纖,制約了其在片上系統(tǒng)中的應(yīng)用。
　　硅材料本身具有較高的三階非線性系數(shù),并且基于硅制備的納米線波導(dǎo)可以提供較強(qiáng)的光場(chǎng)限制,加上成熟的硅基微納器件加工工藝,使得硅納米線波導(dǎo)成為實(shí)現(xiàn)非線性效應(yīng)的理想平臺(tái)。同時(shí),微環(huán)諧振腔能夠進(jìn)一步增強(qiáng)處于諧振波長(zhǎng)的光場(chǎng)限制,增強(qiáng)光與物質(zhì)的相互作

2、用,實(shí)現(xiàn)高效的非線性效應(yīng)。
　　因此,本文采用硅基微環(huán)諧振腔來(lái)實(shí)現(xiàn)片上高效四波混頻。首先對(duì)光學(xué)非線性效應(yīng),尤其是四波混頻效應(yīng)進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析;然后分析了微環(huán)中的諧振增強(qiáng)效應(yīng)以及該效應(yīng)對(duì)四波混頻的影響,模擬了微環(huán)的光學(xué)性質(zhì),并以此為基礎(chǔ)確定了器件的結(jié)構(gòu)參數(shù);根據(jù)現(xiàn)有工藝條件,采用電子束曝光,反應(yīng)離子刻蝕等手段,制備得到Q值達(dá)到60000,消光比為6dB的硅基微環(huán)諧振器,并利用光纖耦合測(cè)試平臺(tái)實(shí)際測(cè)得低泵浦功率條件下,最大轉(zhuǎn)換效率