硅基光子集成的基础功能器件研究
发布时间：2020-12-03 12:09
通信系统的信息传输容量爆炸式的增长极大的促进了光子学的发展,以硅材料为基底的硅基光子学技术具有低功耗、高速率和结构紧凑等优势,其将成为打破信息网络所面临的功率、速率和体积等方面瓶颈的关键技术之一。本文针对硅基光子学这一热点研究方向,就硅基光子集成的基础功能器件（主要涉及信道的容量扩展、信号的实时延时和波长的精密检测）进行了细致的理论探索和实验求证,主要的研究内容和创新点包含以下几个方面:1.信道的容量扩展:（1）提出基于双反向渐变定向耦合器的模式复用/解复用器,其具有大带宽、高容差和易于扩展等优势。多通道的模式复用/解复用器在100nm波长范围内,串扰小于-15dB。（2）为了适应未来片上动态可重构通信系统,基于非对称Y分支器设计出两个模式的模式选择开关,在1525nm-1595nm波长范围内,器件输出切换前后的消光比（ER,ExtinctionRatio）为12dB-17dB,插损最大为1.5dB。（3）利用非对称Y分支器设计出通道可切换的模式成组分离/合束器,仿真结果显示动态切换输出端前后,其具有大带宽（>200nm）、低串扰（<-17.9dB）优点。2.信号的实时延时...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?（ａ）外部封装半导体激光器；（ｂ）增益材料生长在硅波导表面；（ｃ）增益材料内??嵌于硅波导中［２８］
１绪论??耗尽型［３７］结构被提出，如图１．２所示，硅基调制器的速度提升到５６Ｇｂ／ｓ以上。??在硅基平台上引入较强电光效应材料也可实现高速率调制器［３８］，典型的材料有：??ＳｉＧｅ，石墨烯，有机物和ＩＩＩ－Ｖ化合物。虽然这些材料实现的调制器性能优异，缺??点是与ＣＭＯＳ工艺不兼容。通过硅波导应变引入普克尔效应需要较高的驱动电??压才能获得较好的调制性能。??⑷．．（ｂ）?＾?／Ｍ＇??？?一，?：ｃ）歲鉍ｗ?．?—?．?．／?ｙ??图１．２基于（ａ）载流子积累型机制，（ｂ）载流子注入型机制和（ｃ）载流子耗尽型机制基??于等离子色散效应硅基光学调制器结构示意图［３８］。??目前，基于等离子色散效应的硅基马赫－曾德尔干涉仪ＭＺＩ调制器相关研究??相对成熟［３９］－［４２］，如图１．３?（ａ）所示。但是要获得较高的调制效率，需要加载??约６Ｖ驱动电压，功耗大。基于载流子积累型的硅基调制器对应的调制效率比耗??尽型调制器提高了五倍
１绪论??耗尽型［３７］结构被提出，如图１．２所示，硅基调制器的速度提升到５６Ｇｂ／ｓ以上。??在硅基平台上引入较强电光效应材料也可实现高速率调制器［３８］，典型的材料有：??ＳｉＧｅ，石墨烯，有机物和ＩＩＩ－Ｖ化合物。虽然这些材料实现的调制器性能优异，缺??点是与ＣＭＯＳ工艺不兼容。通过硅波导应变引入普克尔效应需要较高的驱动电??压才能获得较好的调制性能。??⑷．．（ｂ）?＾?／Ｍ＇??？?一，?：ｃ）歲鉍ｗ?．?—?．?．／?ｙ??图１．２基于（ａ）载流子积累型机制，（ｂ）载流子注入型机制和（ｃ）载流子耗尽型机制基??于等离子色散效应硅基光学调制器结构示意图［３８］。??目前，基于等离子色散效应的硅基马赫－曾德尔干涉仪ＭＺＩ调制器相关研究??相对成熟［３９］－［４２］，如图１．３?（ａ）所示。但是要获得较高的调制效率，需要加载??约６Ｖ驱动电压，功耗大。基于载流子积累型的硅基调制器对应的调制效率比耗??尽型调制器提高了五倍
【参考文献】：
期刊论文
[1]偏振控制器的研究进展[J]. 赵娜,李小妍,刘继红. 西安邮电学院学报. 2008(03)
[2]偏振控制器的研究和现状[J]. 龚岩栋,陈根祥,简水生. 光纤与电缆及其应用技术. 1995(03)
博士论文
[1]硅基微环谐振腔传输谱特性的集成光子应用研究[D]. 沈奥.浙江大学 2015
本文编号：2896338
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?（ａ）外部封装半导体激光器；（ｂ）增益材料生长在硅波导表面；（ｃ）增益材料内??嵌于硅波导中［２８］
１绪论??耗尽型［３７］结构被提出，如图１．２所示，硅基调制器的速度提升到５６Ｇｂ／ｓ以上。??在硅基平台上引入较强电光效应材料也可实现高速率调制器［３８］，典型的材料有：??ＳｉＧｅ，石墨烯，有机物和ＩＩＩ－Ｖ化合物。虽然这些材料实现的调制器性能优异，缺??点是与ＣＭＯＳ工艺不兼容。通过硅波导应变引入普克尔效应需要较高的驱动电??压才能获得较好的调制性能。??⑷．．（ｂ）?＾?／Ｍ＇??？?一，?：ｃ）歲鉍ｗ?．?—?．?．／?ｙ??图１．２基于（ａ）载流子积累型机制，（ｂ）载流子注入型机制和（ｃ）载流子耗尽型机制基??于等离子色散效应硅基光学调制器结构示意图［３８］。??目前，基于等离子色散效应的硅基马赫－曾德尔干涉仪ＭＺＩ调制器相关研究??相对成熟［３９］－［４２］，如图１．３?（ａ）所示。但是要获得较高的调制效率，需要加载??约６Ｖ驱动电压，功耗大。基于载流子积累型的硅基调制器对应的调制效率比耗??尽型调制器提高了五倍
１绪论??耗尽型［３７］结构被提出，如图１．２所示，硅基调制器的速度提升到５６Ｇｂ／ｓ以上。??在硅基平台上引入较强电光效应材料也可实现高速率调制器［３８］，典型的材料有：??ＳｉＧｅ，石墨烯，有机物和ＩＩＩ－Ｖ化合物。虽然这些材料实现的调制器性能优异，缺??点是与ＣＭＯＳ工艺不兼容。通过硅波导应变引入普克尔效应需要较高的驱动电??压才能获得较好的调制性能。??⑷．．（ｂ）?＾?／Ｍ＇??？?一，?：ｃ）歲鉍ｗ?．?—?．?．／?ｙ??图１．２基于（ａ）载流子积累型机制，（ｂ）载流子注入型机制和（ｃ）载流子耗尽型机制基??于等离子色散效应硅基光学调制器结构示意图［３８］。??目前，基于等离子色散效应的硅基马赫－曾德尔干涉仪ＭＺＩ调制器相关研究??相对成熟［３９］－［４２］，如图１．３?（ａ）所示。但是要获得较高的调制效率，需要加载??约６Ｖ驱动电压，功耗大。基于载流子积累型的硅基调制器对应的调制效率比耗??尽型调制器提高了五倍
【参考文献】：
期刊论文
[1]偏振控制器的研究进展[J]. 赵娜,李小妍,刘继红. 西安邮电学院学报. 2008(03)
[2]偏振控制器的研究和现状[J]. 龚岩栋,陈根祥,简水生. 光纤与电缆及其应用技术. 1995(03)
博士论文
[1]硅基微环谐振腔传输谱特性的集成光子应用研究[D]. 沈奥.浙江大学 2015
本文编号：2896338
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