光互連基本器件性能研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代通信中的傳輸速率不斷提高,電互連逐漸成為通信容量提升的瓶頸。而基于CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工藝的片上光互連系統(tǒng)能夠在有限可接受的功耗范圍內(nèi)為多核之間的并行運算以及快速光交換帶來革命性的變化,因此近年來片上光互連系統(tǒng)得到廣泛研究。
　　本文圍繞光互連系統(tǒng)分別從系統(tǒng)和器件兩方面進(jìn)行討論。前者主要從系統(tǒng)角度分析仿真器件的基本性能,為后面研究器件表面粗糙效應(yīng)奠定基礎(chǔ)

2、。而表面粗糙效應(yīng)分析使得前面的系統(tǒng)角度分析更加全面而深入。
　　1.在系統(tǒng)方面,研究人員對硅基光互連器件在芯片內(nèi)全局互連和片上光網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的應(yīng)用還沒有進(jìn)行較為全面的研究,所以從系統(tǒng)角度分析光互連器件具有較大的現(xiàn)實意義。對此,我們做了如下工作:根據(jù)項目需要,對光互連硅光子基本器件進(jìn)行性能分析。然后用FDTD(finite difference time domain) solution和MODE ANALYSIS工具對不同類型的波導(dǎo)、微

3、環(huán)諧振器和微盤諧振器在不同場合的應(yīng)用進(jìn)行了仿真,得到了這些器件的FSR、Q值、損耗、3dB帶寬等參數(shù)。這些工作為下一步的系統(tǒng)分析提供了基礎(chǔ)。
　　2.在器件方面,隨著器件尺寸越來越小以及高折射率誤差(HIC)工藝的廣泛應(yīng)用,器件的表面粗糙對器件的性能影響變得越來越突出,因此有必要對其進(jìn)行全面深入的研究。我們的工作有:
　　(1)提出了一種基于小波分解的微盤諧振器表面粗糙效應(yīng)分析方法。首次將小波分解引入微盤諧振器表面粗糙效應(yīng)分

4、析,該方法可以獨立分析器件表面粗糙起伏程度及起伏的一階導(dǎo)數(shù)對Q值的影響。分析和仿真結(jié)果表明:在多數(shù)情況下,表面粗糙起伏的一階導(dǎo)數(shù)是表面粗糙影響微盤諧振器Q值的主要因素。
　　(2)從統(tǒng)計學(xué)的角度討論了波導(dǎo)粗糙表面的逼近方式。首先,建立了波導(dǎo)粗糙表面的數(shù)學(xué)統(tǒng)計模型,證明了波導(dǎo)表面起伏引起的后向反射場是一個鞅。接下來根據(jù)隨機變量收斂的相關(guān)理論,分析了對波導(dǎo)粗糙表面起伏的逼近方式。分析表明,目前廣泛使用的微元法可以有效分析粗糙表面對光波