【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。本文研究與硅基微環(huán)有關的幾個問題,包括硅基微環(huán)光開關的設計與仿真驗證、偏振無關微環(huán)光開關的設計以及基于硅基微環(huán)非線性傳輸特性等。主要工作內(nèi)容和創(chuàng)新如下:1.總結了硅基微環(huán)芯片的設計方法,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)波導橫截面尺寸設計;(3)微環(huán)結構參數(shù)的確定;(4)耦合間距的確定;(5)控制電極的設計;(6)根據(jù)設計參數(shù)建立仿真模型;(7)重新調(diào)整設計參數(shù),進行版圖設計。論文對每個環(huán)節(jié)都進行了考慮。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,采用微環(huán)級聯(lián)的方式對光開關單元進行了優(yōu)化設計,串聯(lián)結構可以有效抑制串擾,并聯(lián)結構可以實現(xiàn)箱型輸出光譜。具體設計了3×2結構的微環(huán)級聯(lián)光開關單元,仿真結果表明,3dB帶寬為0.6nm,光開關消光比大于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)于單個微環(huán)的結構。3.通過分析硅基微環(huán)諧振器的傳輸特性,適當設計微環(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,從而設計出偏振無關的硅基微環(huán)諧振器芯片,并實現(xiàn)兩種模式的同時開關功能。仿真結果表明,微環(huán)光開關的偏振相關損耗可低至0.13dB;當微環(huán)長度偏離優(yōu)化值約5nm時,偏振相關損耗會增加到1dB。4.設計出一種基于微環(huán)四波混頻效應的全光再生芯片,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抖動,從而改善信號質(zhì)量。在此基礎上,通過仿真表明了具有解復用功能的多波長再生方案的可行性,完成了芯片的版圖設計和代加工過程。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN402
，

本文編號：2539342