【摘要】：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(diǎn)。本文研究與硅基微環(huán)有關(guān)的幾個(gè)問題,包括硅基微環(huán)光開關(guān)的設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證、偏振無關(guān)微環(huán)光開關(guān)的設(shè)計(jì)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(jì)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(jì);(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(jì);(6)根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)建立仿真模型;(7)重新調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù),進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)。論文對(duì)每個(gè)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(jí)聯(lián)的方式對(duì)光開關(guān)單元進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),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(shí)現(xiàn)箱型輸出光譜。具體設(shè)計(jì)了3×2結(jié)構(gòu)的微環(huán)級(jí)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,陡降性明顯優(yōu)于單個(gè)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(jì)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(jì)出偏振無關(guān)的硅基微環(huán)諧振器芯片,并實(shí)現(xiàn)兩種模式的同時(shí)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(shí),偏振相關(guān)損耗會(huì)增加到1dB。4.設(shè)計(jì)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)的線性微環(huán)濾出。通過仿真芯片的功率轉(zhuǎn)移函數(shù),表明該芯片可以用來抑制傳號(hào)抖動(dòng),從而改善信號(hào)質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上,通過仿真表明了具有解復(fù)用功能的多波長再生方案的可行性,完成了芯片的版圖設(shè)計(jì)和代加工過程。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN402
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本文編號(hào)：2539342