光子集成中的MMI型環(huán)形波導(dǎo)諧振腔的特性分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).pdf

1、本論文工作是圍繞國(guó)家“973”計(jì)劃項(xiàng)目“新一代通信光電子集成器件及光纖的重要結(jié)構(gòu)工藝創(chuàng)新與基礎(chǔ)研究”(項(xiàng)目編號(hào)：2003CB3 14900)展開的。 光子集成器件相對(duì)于分立器件具有尺寸小、成本低、性能優(yōu)越和可靠性高等諸多優(yōu)點(diǎn)，已成為光通信和光電子領(lǐng)域科學(xué)家關(guān)注的研究熱點(diǎn)。光子集成技術(shù)的進(jìn)步一方面依賴于半導(dǎo)體工藝水平的提高，另一方面則需要新結(jié)構(gòu)器件的提出及運(yùn)用。環(huán)形波導(dǎo)諧振腔具有尺寸小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利于集成，可實(shí)現(xiàn)功能多等優(yōu)點(diǎn)，在未

2、來(lái)高密度、大規(guī)模的光子集成器件中有很好的應(yīng)用前景。 本文對(duì)多模干涉(MMI)型環(huán)形波導(dǎo)諧振腔的特性進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析，設(shè)計(jì)出了InP/InGaAsP多層結(jié)構(gòu)的MMI型環(huán)形波導(dǎo)諧振腔，并初步摸索了它的制備工藝。論文的主要工作內(nèi)容如下： 1．系統(tǒng)總結(jié)了目前主要的光子集成技術(shù)，介紹了環(huán)形波導(dǎo)諧振腔的原理、性能指標(biāo)及其在光子集成器件中的應(yīng)用，闡述了多模干涉(MMI)結(jié)構(gòu)的原理與應(yīng)用； 2．在傳統(tǒng)傳輸矩陣分析法的基礎(chǔ)上引

3、入MMI耦合器的功率損耗系數(shù)，分別推導(dǎo)出單環(huán)與串聯(lián)雙環(huán)的傳輸函數(shù)的通用公式，并討論了環(huán)形波導(dǎo)的傳輸損耗系數(shù)、等效折射率、MMI耦合器的損耗系數(shù)、耦合系數(shù)與環(huán)形波導(dǎo)半徑等參數(shù)對(duì)輸出頻譜特性的影響； 3．設(shè)計(jì)MMI型環(huán)形諧振腔的外延層及波導(dǎo)結(jié)構(gòu)并進(jìn)行分析，滿足了波導(dǎo)的單模傳輸、低偏振以及與單模光纖的高效耦合的要求，同時(shí)，對(duì)MMI耦合器進(jìn)行設(shè)計(jì)以獲得自由分光比，并對(duì)多種設(shè)計(jì)方法進(jìn)行分析與比較； 4．對(duì)設(shè)計(jì)的器件進(jìn)行濕法刻蝕試驗(yàn)