隨著通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量迅速增長,光纖通信技術(shù)因其帶寬容量大、傳輸串?dāng)_小等特點,被迅速運用于通信網(wǎng)絡(luò),且通信網(wǎng)絡(luò)有向全光網(wǎng)發(fā)展的趨勢。光交換作為全光網(wǎng)中的關(guān)鍵一環(huán),其中光分組交換技術(shù)因速率高、大容量、帶寬利用率高、可配置性高等優(yōu)點而被廣泛關(guān)注。光分組交換技術(shù)要求實現(xiàn)ns級的交換速率,所以應(yīng)用于光分組交換中的波長可調(diào)激光器也必須能實現(xiàn)ns級的波長切換,這樣才不至于在網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生太長的時滯,從而有效減少光網(wǎng)絡(luò)的擁塞延時,增加傳輸能力。硅基光子集成技術(shù)具有低成本、易集成度與CMOS技術(shù)兼容等優(yōu)點,是實現(xiàn)未來高速光通信的重要手段,因此本論文的主要研究目標(biāo)是實現(xiàn)波長調(diào)諧速率在ns級的硅基高速波長可調(diào)激光器。針對此研究目標(biāo),本論文工作基于兩種硅基材料展開,第一種是基于絕緣襯底上硅（SOI,Silicon On Insulator）材料,對其進行離子摻雜形成PIN結(jié),利用等離子色散效應(yīng)改變硅波導(dǎo)的折射率。第二種是基于硅基鈮酸鋰（LNOI,Lithium Niobate On Insulator）薄膜材料,利用其較強的電光效應(yīng)使材料折射率隨電壓線性變化。本論文的主要內(nèi)容和研究成果如下:1.設(shè)計了一種硅基PIN... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

激光器諧振腔示意圖

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文硅基高速選模結(jié)構(gòu)基本原理10同光波長下對硅材料折射率的影響，可以看到，在1.07μm波段附近，電場引起的折射率變化比較大。圖2.2不同光波長下的電折射圖[40]另一主要的效應(yīng)為克爾效應(yīng)，克爾效應(yīng)是一種非線性效應(yīng)，其對硅材料折射率的影響與電場的平方成正比，使用Moss等人[41]的模型可對克爾效應(yīng)導(dǎo)致的折射率變化進行估算：2222420n=3e(n1)E/2nMωχ(2.5)其中，e為電子電荷量，M為有效質(zhì)量，n為未受影響時的折射率，0和χ為估算模型所采用的諧振器的諧振頻率和平均諧振位移。2.1.3等離子色散效應(yīng)硅的電光效應(yīng)中利用最多的為等離子色散效應(yīng)，即通過向硅波導(dǎo)摻雜使雜質(zhì)電離的方式或者載流子注入的方式，使光波導(dǎo)中的電子和空穴濃度發(fā)生變化，從而影響硅波導(dǎo)的折射率。(2.6)、(2.7)為著名的折射率與吸收系數(shù)受載流子濃度變化的影響公式：2222**0(/8)[//]ecehchn=eλπcεnNm+Nm(2.6)3223**0(/4)[//]eceehchhα=eλπcεnNmμ+Nmμ(2.7)目前利用該效應(yīng)制作電光調(diào)制器件的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，主流的三種利用等

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文硅基高速選模結(jié)構(gòu)基本原理12圖2.3三種利用等離子色散效應(yīng)做電光調(diào)制的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)2.2激光器無源外腔理論基礎(chǔ)2.2.1微環(huán)諧振器單環(huán)一般由直波導(dǎo)以及單個微環(huán)構(gòu)成，包括全通型（All-pass）單環(huán)結(jié)構(gòu)以及上下話路型（add-drop）單環(huán)結(jié)構(gòu)，二者的區(qū)別在于All-pass型單環(huán)結(jié)構(gòu)包括一根直波導(dǎo)以及單個微環(huán)，直波導(dǎo)與微環(huán)之間存在著一個耦合區(qū)域與兩個端口。add-drop型單環(huán)結(jié)構(gòu)包括兩個分布在微環(huán)兩邊的直波導(dǎo)以及單個微環(huán)，包括兩個耦合區(qū)域和四個端口，即輸入端（input）,直通端（through），上傳端（add），下載端（drop）。以All-pass型單環(huán)為例，直波導(dǎo)與微環(huán)間的耦合區(qū)域是微環(huán)諧振腔里重要的一個結(jié)構(gòu)，當(dāng)兩個波導(dǎo)靠的很近的時候，它們之間就會發(fā)生光束能量的傳輸[43]。如圖2.4All-pass型單環(huán)結(jié)構(gòu)的示意圖，微環(huán)諧振腔中的波導(dǎo)耦合區(qū)域?qū)崿F(xiàn)將直波導(dǎo)中的一部分光以倏逝波的形式耦合進入微環(huán)波導(dǎo)并在微環(huán)中傳輸，由于光是時間上連續(xù)輸入的，所以耦合進微環(huán)的光傳輸一周后會在耦合區(qū)域與不斷耦合進微環(huán)的光發(fā)生干涉。如果兩束光相位一致，則干涉增強，發(fā)生諧振；如果兩束光相位不一致則部分干涉增強或相消。圖2.4All-pass型單環(huán)結(jié)構(gòu)的示意圖

【參考文獻】：
碩士論文
[1]硅基混合集成激光器的實驗研究[D]. 王超.浙江大學(xué) 2017



本文編號：3579336