基于硅基微環(huán)諧振腔的熱光調(diào)諧濾波器及其特性研究.pdf

1、硅光子學(xué)因?yàn)槠涓呒尚浴⒏吖鈱W(xué)帶寬以及與其它集成光學(xué)系統(tǒng)良好的耦合性在未來低成本、高帶寬的芯片級(jí)光通信系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用,因此對(duì)硅光子學(xué)的研究也成為了一門前景十分廣闊的科研領(lǐng)域。在硅光子學(xué)領(lǐng)域,硅基微環(huán)諧振腔是一個(gè)十分關(guān)鍵的組成部分,由于其功能的多樣性,結(jié)構(gòu)的緊湊性,良好的波長(zhǎng)選擇性,使其可廣泛應(yīng)用于許多光學(xué)功能的實(shí)現(xiàn),諸如光開關(guān)、光多路復(fù)用、光波檢測(cè)等。在這些諸多應(yīng)用中,微環(huán)諧振腔的調(diào)諧能力十分關(guān)鍵,起著極其重要的作用。本論文在綜述

2、了硅基微環(huán)諧振腔的研究背景、發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上,著重研究了硅基微環(huán)諧振腔的工作機(jī)理、設(shè)計(jì)與制作,進(jìn)一步系統(tǒng)分析與研究了以硅基微環(huán)諧振腔為基礎(chǔ)的可調(diào)諧熱光效應(yīng)光開關(guān),并在此基礎(chǔ)上,探討了其在波分復(fù)用光通信系統(tǒng)中的重要應(yīng)用。
　　 首先,對(duì)于應(yīng)用于熱光開關(guān)中直徑為10μm的硅基微環(huán)諧振腔進(jìn)行了系統(tǒng)研究,其諧振波長(zhǎng)的調(diào)諧通過置于其上的微型加熱器所產(chǎn)生的熱致折射率變化來實(shí)現(xiàn)。雖然熱光調(diào)諧機(jī)制較之于電光調(diào)諧和全光調(diào)諧,其調(diào)諧速度比較緩慢,但

3、是由于熱光調(diào)諧很好地利用了硅的高熱光系數(shù),因而可以獲得更寬的波長(zhǎng)調(diào)諧范圍。
　　 其次,論文對(duì)該器件結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)從光學(xué)和熱學(xué)兩個(gè)方面進(jìn)行了模擬,從而對(duì)其工作性能進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)測(cè)得該微環(huán)諧振腔的自由光譜范圍為18nm,在Q值約為10000時(shí)半高寬測(cè)得值在0.1-0.2nm范圍。以其為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的光開關(guān)可獲得較寬的調(diào)諧范圍(大于6.4nm),這使得光通道間隔為0.2nm的密集波分復(fù)用(DWDM)得以實(shí)現(xiàn)。另外,實(shí)驗(yàn)測(cè)得此熱光開關(guān)