硅基摻鉺狹縫波導(dǎo)光放大器的研究.pdf

1、近年來(lái),平面集成光學(xué)在光通信系統(tǒng)中顯示出越來(lái)越重要的地位。無(wú)源光器件技術(shù)正日漸成熟并成功商業(yè)化,接下來(lái)需要研究的就是可與之集成的光放大器以用來(lái)補(bǔ)償元件損耗。摻鉺光纖放大器在長(zhǎng)距離光纖通信系統(tǒng)中已得到廣泛應(yīng)用,該技術(shù)同樣可應(yīng)用于平面波導(dǎo)光放大器,然而當(dāng)器件尺寸由長(zhǎng)距離光纖(典型值為40m)減小到光電集成器件尺寸時(shí),為了獲得同等的光學(xué)增益,需要增加摻鉺濃度,事實(shí)證明一些在光纖放大器中不重要的物理過(guò)程在波導(dǎo)放大器中會(huì)非常明顯。因此當(dāng)前的主要任

2、務(wù)是研究光學(xué)增益的限制因素并找出最合適的材料和結(jié)構(gòu)。
　　本論文研究了如何設(shè)計(jì)基于絕緣體上硅(SOI)晶片的摻鉺波導(dǎo)光放大器(EDWA),以及利用硅基狹縫波導(dǎo)結(jié)構(gòu)在低功耗和小尺寸下獲得高增益,主要做了以下工作:
　　(1)基于導(dǎo)波光學(xué)和有限元法(FEM)進(jìn)行光波導(dǎo)光場(chǎng)分布計(jì)算,同時(shí)提出了將狹縫波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的場(chǎng)增強(qiáng)和限制效應(yīng)應(yīng)用于EDWA中,以達(dá)到低功耗、小尺寸和高增益的目的;
　　(2)給出了EDWA的四級(jí)數(shù)值模型,考慮亞

3、穩(wěn)態(tài)的協(xié)同上轉(zhuǎn)換效應(yīng)并結(jié)合功率傳輸方程,建立了基于龍格-庫(kù)塔迭代法的理論計(jì)算模型;
　　(3)詳細(xì)介紹了如何確定狹縫EDWA的結(jié)構(gòu)參數(shù),并結(jié)合實(shí)例討論了如何在增益、功耗、閾值、尺寸等方面對(duì)器件的各參數(shù)進(jìn)行總體優(yōu)化。在有相當(dāng)水平的增益時(shí)與普通EDWA相比,狹縫EDWA具有明顯優(yōu)勢(shì),其波導(dǎo)長(zhǎng)度由分米降至厘米,閾值功耗下降了近百倍,增益飽和時(shí)的功耗下降了幾十倍;
　　(4)進(jìn)一步探討了結(jié)合增益和慢光時(shí)光放大效果的改善,提出了慢光增