環(huán)形諧振器由于有局域光功率增強(qiáng)的能力,波長(zhǎng)的選擇性,高度緊湊的體積,功能的靈活性和多樣性等,已經(jīng)成為集成光子學(xué)器件的關(guān)鍵的模塊。它的應(yīng)用已經(jīng)遍布于多個(gè)領(lǐng)域,比如光通信、光網(wǎng)絡(luò)、生化傳感等等。不過(guò)穩(wěn)態(tài)單個(gè)環(huán)形諧振器無(wú)法產(chǎn)生實(shí)際應(yīng)用要求的可調(diào)控高階共振特性,比如可調(diào)法諾共振光譜線型,可重構(gòu)多通道濾波特性,和較大的延遲-帶寬乘積等。為了改進(jìn)穩(wěn)態(tài)單個(gè)環(huán)形諧振器的性能,本文研究了環(huán)形諧振器中的可調(diào)控干涉特性。具體內(nèi)容如下:回顧了環(huán)形諧振器中可調(diào)控干涉特性的研究進(jìn)展。首先回顧了環(huán)形諧振器常用的耦合方案;而后,回顧了利用環(huán)形諧振器中可調(diào)控干涉特性產(chǎn)生的法諾共振光譜,高階分插濾波特性,和干涉式的旋轉(zhuǎn)傳感特性等研究領(lǐng)域的發(fā)展。最后指出了干涉特性在這些應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)和不足�；仡櫫嗣枋霏h(huán)形諧振器中光學(xué)傳輸特性最常用的傳輸矩陣?yán)碚摵蜁r(shí)域模式耦合理論。指出兩種理論模型分別適用的范圍和不足。針對(duì)兩者的不足,發(fā)展了新的干涉-延遲理論。利用干涉-延遲理論,解釋了環(huán)形諧振器中光脈沖延遲和超前的形成機(jī)理,并獲得了典型環(huán)形諧振器結(jié)構(gòu)群延遲的解析表達(dá)式。研究了色散可調(diào)環(huán)形諧振器馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x結(jié)構(gòu)中的可調(diào)控法諾共振;通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)研究,揭示了:法諾共振光譜線型的非對(duì)稱參數(shù)q和斜率的符號(hào)取決于環(huán)形諧振器引發(fā)的色散;當(dāng)二階串聯(lián)耦合環(huán)形諧振器的色散經(jīng)歷了從反常色散到正常色散的轉(zhuǎn)化時(shí),q參數(shù)和斜率的符號(hào)將發(fā)生變化。研究結(jié)果表明,對(duì)于生化傳感器、光開(kāi)關(guān)、光學(xué)路由器等應(yīng)用有重大意義的可調(diào)控法諾共振是可以由環(huán)形諧振器結(jié)構(gòu)中的色散調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。研究了一種基于自耦合諧振器薩格納克干涉儀結(jié)構(gòu)的可重構(gòu)雙通道分插濾波器。通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)研究揭示了:這種諧振器結(jié)構(gòu)可在僅利用了一個(gè)諧振器的情況下在一個(gè)自由光譜范圍之內(nèi)就產(chǎn)生了雙重的分插濾波通道;而且通過(guò)調(diào)節(jié)相位,可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)濾波通道的重構(gòu)和三種模式的輸出。此外,這種結(jié)構(gòu)路由的波長(zhǎng)通道數(shù)量還可以繼續(xù)擴(kuò)展�？傊�,這種緊湊的、可靠的、靈活的、多用途的、可擴(kuò)展的分插濾波器方案對(duì)光網(wǎng)絡(luò)中的波分復(fù)用技術(shù)具有極大的意義。研究了兩種改善基于環(huán)形諧振器的干涉式光纖陀螺性能的方案。第一種方案提出了一種基于品質(zhì)因數(shù)動(dòng)態(tài)可調(diào)環(huán)形諧振器的干涉式光纖陀螺。理論上研究了在這種動(dòng)態(tài)可調(diào)環(huán)形諧振器中旋轉(zhuǎn)對(duì)部分相干光波的效應(yīng);研究結(jié)果揭示了,和基于穩(wěn)態(tài)諧振器的干涉式光纖陀螺相比,這種陀螺可以獲得高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)的靈敏度-線寬乘積。因此,這種陀螺不僅可以用極短的光纖長(zhǎng)度獲得極高而且均勻的靈敏度,而且不再需要窄線寬激光光源和復(fù)雜的激光頻率穩(wěn)定裝置。第二種方案提出了一種適合基于環(huán)形諧振器的干涉式光纖陀螺的方波相位偏置調(diào)制方案。通過(guò)理論研究揭示了,在這種方波調(diào)制下,這種陀螺對(duì)于低旋轉(zhuǎn)速度的傳感靈敏度得到極大提高,并且僅用很短的光纖長(zhǎng)度就可以獲得極高的靈敏度。因此,這種方波相位調(diào)制方案使得高靈敏度高集成度的基于環(huán)形諧振器的閉環(huán)干涉式光纖陀螺成為可能。本文的研究工作提升了穩(wěn)態(tài)單個(gè)環(huán)形諧振器的性能,使得基于環(huán)形諧振器的應(yīng)用,比如光學(xué)傳感器、光開(kāi)關(guān)、光學(xué)路由器、分插濾波器、波分復(fù)用器、梳狀濾波器、和干涉式光纖陀螺等更加靈活、更有實(shí)用性、更有前景。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TN629.1
【部分圖文】：

1-10 單個(gè)環(huán)形諧振器耦合馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x結(jié)構(gòu)的示意圖10 Schematic of the single ring resonator coupled MZI configu器耦合干涉儀結(jié)構(gòu)是由 J. E. Heebner 等在 1999 年形諧振器耦合馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x結(jié)構(gòu)。J. E. Heebn論計(jì)算了單個(gè)環(huán)形諧振器耦合馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x結(jié)

環(huán)形線和微盤耦合結(jié)構(gòu)在不同的距離下的測(cè)量ransmission spectra of the the microtoroid coupledunder various distances[53]環(huán)形諧振器結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)法諾共振一般需要振響應(yīng)和非共振響應(yīng)之間的干涉，而且法的兩束或幾束光波之間的相位差進(jìn)行調(diào)節(jié)僅是共振響應(yīng)和非共振響應(yīng)之間的相位差的色散和最終形成的法諾共振光譜線型插濾波器和波分復(fù)用器時(shí)鐘頻率越來(lái)越高，與處理器結(jié)合的光學(xué)漸地在集成度水平、價(jià)格、帶寬等方面展為優(yōu)越的性能[54]。為了使得光學(xué)互聯(lián)器波分復(fù)用技術(shù)（WDM）通常都會(huì)被采用柵[58, 59]、和多階馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x[59, 60

圖 1-25 八個(gè)波長(zhǎng)通道的波分復(fù)用器的顯微鏡圖片[62]l micrograph of the fabricated eight-channel wavelength d
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本文編號(hào)：2876532