SOI硅基串聯對稱三環(huán)光微諧振-濾波器的設計與實現.pdf

1、微環(huán)結構作為光路中一種結構簡單緊湊，功能多樣化的基本單元，已成為構建全光通信的重要模塊。最初以單環(huán)為基礎的諧振/濾波特性研究已經被擴展，產生了利用多個微環(huán)多級級聯獲得高階濾波的方法。諧振特性對波長非常敏感，由于微環(huán)結構上的原因，對工藝帶來了較高要求，要求對環(huán)形波導和耦合區(qū)進行合理設計及精確制作。
　　 論文主要內容如下：
　　 (1)在脊型波導理論分析的基礎上，提出了一種近似亞微米級小截面脊型光波導單模條件。在單模條件下

2、，公式推導了脊型波導內脊寬度w的顯式、內脊高度H的表達式以及外脊高度h與波導寬度w關系式。在脊型波導的初次設計中，可利用第二章推導的公式簡潔有效的設計。
　　 (2)本文為單環(huán)、串聯雙環(huán)以及串聯三環(huán)結構建立數學模型，公式推導了單環(huán)、雙環(huán)、三環(huán)的輸入輸出傳輸函數顯式，并通過顯式計算了耦合系數七的范圍(這兩個步驟使得后續(xù)仿真部分不再盲目試驗)。第三章通過計算分析串聯對稱三環(huán)光微諧振/濾波器主通道與下路通道光譜振幅與光強輸出方程，分析

3、了主通道諧振點、消光比、3dB帶寬等濾波特性，并討論了微環(huán)損耗對其濾波特性的影響。分析表明，串聯對稱三環(huán)光微環(huán)諧振器結構對損耗系數及耦合系數變化表現比單環(huán)結構與雙環(huán)結構更為穩(wěn)定，具有較好的帶寬特性，可作為寬帶濾波的選擇方案，第三章篇末設計了串聯對稱三環(huán)光微諧振/環(huán)濾波器的主要參數。
　　 (3)第四章應用耦合模理論得到下述判斷：由數學分析可知，直接使用耦合模理論計算波導與波導之間的耦合系數是相當困難的。所以，用計算推導的方法得到

4、耦合距離與耦合系數的關系式也非常困難。在分析了微環(huán)脊型波導耦合過程之后，用軟件仿真的方法確定耦合距離gap的大小。
　　 (4)串聯三環(huán)結構設計中，通過對三環(huán)結構的尺寸設計，結合數值計算和仿真試驗，給出按照w、k、gap的順序的通用設計方法，使得此類設計問題有較為有效的設計方法可循。第五章理論上得到下述設計參數：直波導和環(huán)間的耦合系數k1=0.4；環(huán)與環(huán)間耦合系數k2=0.07。在實際工藝下結合仿真結果確定直波導與環(huán)間耦合距離0