硅基微環(huán)芯片的設(shè)計及其傳輸特性研究.pdf

1、隨著微納光子集成工藝的發(fā)展，硅基微環(huán)芯片功能器件成為研究熱點。本文研究與硅基微環(huán)有關(guān)的幾個問題，包括硅基微環(huán)光開關(guān)的設(shè)計與仿真驗證、偏振無關(guān)微環(huán)光開關(guān)的設(shè)計以及基于硅基微環(huán)非線性傳輸特性等。主要工作內(nèi)容和創(chuàng)新如下：
　　1.總結(jié)了硅基微環(huán)芯片的設(shè)計方法，主要包含以下步驟：（1）確定硅基微環(huán)芯片的功能原理與總體方案；（2）波導(dǎo)橫截面尺寸設(shè)計；（3）微環(huán)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定；（4）耦合間距的確定；（5）控制電極的設(shè)計；（6）根據(jù)設(shè)計參數(shù)建立

2、仿真模型；（7）重新調(diào)整設(shè)計參數(shù)，進(jìn)行版圖設(shè)計。論文對每個環(huán)節(jié)都進(jìn)行了考慮。
　　2.為了提升微環(huán)交換芯片的傳輸光譜質(zhì)量、改善通帶平坦度、優(yōu)化陡降性能等指標(biāo)，采用微環(huán)級聯(lián)的方式對光開關(guān)單元進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，串聯(lián)結(jié)構(gòu)可以有效抑制串?dāng)_，并聯(lián)結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)箱型輸出光譜。具體設(shè)計了3×2結(jié)構(gòu)的微環(huán)級聯(lián)光開關(guān)單元，仿真結(jié)果表明，3dB帶寬為0.6nm，光開關(guān)消光比大于20dB，諧振峰內(nèi)不平坦度為0.012dB，形狀因子為0.9356，陡降性明顯

3、優(yōu)于單個微環(huán)的結(jié)構(gòu)。
　　3.通過分析硅基微環(huán)諧振器的傳輸特性，適當(dāng)設(shè)計微環(huán)半徑等參數(shù)可使TE/TM兩種模式的光波在某特定波長處諧振，從而設(shè)計出偏振無關(guān)的硅基微環(huán)諧振器芯片，并實現(xiàn)兩種模式的同時開關(guān)功能。仿真結(jié)果表明，微環(huán)光開關(guān)的偏振相關(guān)損耗可低至0.13dB；當(dāng)微環(huán)長度偏離優(yōu)化值約5nm時，偏振相關(guān)損耗會增加到1dB。
　　4.設(shè)計出一種基于微環(huán)四波混頻效應(yīng)的全光再生芯片，其中四波混頻發(fā)生在全通微環(huán)中，所產(chǎn)生的閑頻光由后續(xù)