本文關(guān)鍵詞：用于高速光通信系統(tǒng)的基于絕緣體上硅材料平臺的刻蝕衍射光柵器件

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【摘要】：現(xiàn)代社會飛速發(fā)展,人們與互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系越發(fā)密切,移動通信、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新興互聯(lián)網(wǎng)模式不斷出現(xiàn),使得通信領(lǐng)域的信息傳輸容量正在以指數(shù)的形式增長。無論是以太網(wǎng)系統(tǒng)還是數(shù)據(jù)中心都對通信的速率和能耗等性能方面提出了更高的要求。而傳統(tǒng)的光收發(fā)模塊和關(guān)鍵光電路由器件在尺寸和功耗上都已經(jīng)不能滿足需求。硅基集成的光子器件以光子為信息載體,不僅具有超高帶寬、超快傳輸速率、抗電磁干擾和低能耗等優(yōu)勢,而且使得超緊湊、高集成度的光子集成器件成為可能。具有波分復(fù)用功能的光子器件由于能在單根光波導(dǎo)中同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)波長的多路信號傳輸,是高速光通信系統(tǒng)中非常重要的元件。本論文將主要研究基于絕緣體上硅材料的波分復(fù)用器件：刻蝕衍射光柵(EDG, Etched Diffraction Grating)。本文首先詳細(xì)地介紹了刻蝕衍射光柵的基本原理,包括它的幾何結(jié)構(gòu)、工作原理和基本特性。給出了刻蝕衍射光柵的設(shè)計(jì)方法和數(shù)值仿真方法。接著,針對高速光通信系統(tǒng)中的全光路由的應(yīng)用,在硅層厚度為220nm的SOI材料上設(shè)計(jì)制作出了通道間隔為10nm的基于刻蝕衍射光柵的4x4光波長路由器。詳細(xì)地分析了刻蝕衍射光柵路由器的設(shè)計(jì)原理和仿真結(jié)果,并且介紹了其制作的關(guān)鍵工藝和整體流程；最后給出了器件的測試結(jié)果,并對其損耗均勻性問題進(jìn)行了分析且提出了相關(guān)改善方法。然后,設(shè)計(jì)和制作了通道間隔分別為20 nm和4.5 nm的偏振不敏感的刻蝕衍射光柵,這些器件可用作高速以太網(wǎng)中40/100Gbase-LR4系統(tǒng)的波分復(fù)用器。提出了基于硅層厚度為3μm的SOI材料平臺的偏振不敏感的刻蝕衍射光柵的設(shè)計(jì)；詳細(xì)地分析了降低由于高階模而引入的串?dāng)_的設(shè)計(jì)原理和方法,給出了器件的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真結(jié)果；接著對器件制作的關(guān)鍵工藝和流程進(jìn)行了介紹；最后給出了測試結(jié)果,并對結(jié)果進(jìn)行了分析。
【關(guān)鍵詞】：集成光子器件 絕緣體上硅 刻蝕衍射光柵 波長路由器 解/波分復(fù)用器 偏振不敏感
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.1
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 高速光通信系統(tǒng)9-14
• 1.1.1 光收發(fā)模塊9-12
• 1.1.2 光子交換芯片12-14
• 1.2 不同材料平臺的EDG14-19
• 1.3 本論文的主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排19-20
• 2 刻蝕衍射光柵的基本原理、設(shè)計(jì)與仿真20-29
• 2.1 引言20-21
• 2.2 EDG的基本原理21-24
• 2.2.1 EDG的幾何結(jié)構(gòu)21
• 2.2.2 EDG的工作原理21-23
• 2.2.3 EDG的基本特性23-24
• 2.3 EDG設(shè)計(jì)及仿真24-29
• 2.3.1 EDG的設(shè)計(jì)方法24-27
• 2.3.2 EDG的數(shù)值仿真27-29
• 3 基于220nm SOI平臺的刻蝕衍射光柵波長路由器29-56
• 3.1 引言29-32
• 3.2 EDGR的設(shè)計(jì)32-38
• 3.2.1 EDGR的整體設(shè)計(jì)流程32-33
• 3.2.2 EDGR的設(shè)計(jì)舉例33-36
• 3.2.3 EDGR的總體布局和仿真結(jié)果分析36-38
• 3.3 基于220nm SOI平臺的EDGR制作工藝38-46
• 3.3.1 主要工藝39-43
• 3.3.2 EDGR制作的整體工藝流程43-46
• 3.4 基于220 nm SOI平臺的EDGR測試結(jié)果及分析46-50
• 3.4.1 EDGR制作結(jié)果46
• 3.4.2 EDGR測試結(jié)果46-50
• 3.5 EDGR損耗不均勻問題分析50-56
• 3.5.1 損耗不均勻性產(chǎn)生的原因50-53
• 3.5.2 改善損耗不均勻性的方法53-56
• 4 基于3μmSOI平臺面向LR4應(yīng)用的EDG波分復(fù)用器56-78
• 4.1 引言56-58
• 4.2 基于3μm SOI平臺的EDG的設(shè)計(jì)及仿真58-65
• 4.2.1 SOI材料及波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的選擇58-61
• 4.2.2 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其仿真61-65
• 4.3 基于3μmSOI平臺的EDG的制作65-73
• 4.3.1 關(guān)鍵工藝65-70
• 4.3.2 整體工藝流程70-73
• 4.4 基于3μmSOI平臺的EDG的測試及結(jié)果分析73-78
• 4.4.1 EDG的制作結(jié)果73-74
• 4.4.2 EDG的測試結(jié)果74-78
• 5 總結(jié)與展望78-80
• 參考文獻(xiàn)80-87
• 作者簡介87

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 馬驍;何建軍;李明宇;;Echelle dif fraction grating based high-resolution spectrometer-on-chip on SiON waveguide platform[J];Chinese Optics Letters;2013年03期

2 盛鐘延,何賽靈,何建軍;標(biāo)量衍射理論模擬蝕刻衍射光柵[J];光電工程;2001年06期

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本文編號：1096520