硅基微环谐振器的特性及应用研究

发布时间：2021-01-24 10:42

　　波导器件的微型化、集成化和规模化已经成为现代光电信息技术不断发展的核心。绝缘衬底上硅的折射率差较大、约束电磁场的能力强,可作为微环谐振器的有效制作材料。基于绝缘体上硅的微环谐振器具有高品质因数、尺寸小、高灵敏度、易于集成等优点,其平面波导的纳米量级结构十分适用于大规模光电集成系统,被广泛用于构成各种功能器件,包括滤波器、传感器、延迟线、逻辑门、调制器、缓存器、激光器、波分复用器等。另外,微环的谐振效应可以提高其在传感应用领域方面的灵敏度。本文以滤波器、传感器、慢光效应为应用背景,对微环谐振器的传输特性、延迟特性以及传感应用做了系统性的研究,主要完成以下几个方面：简介硅基微环谐振器,论述微环谐振器的发展现状、制造工艺、分类、应用以及本文的选题背景。基于耦合模式理论,来研究微环的理论基础,推导直波导与弯曲波导的耦合关系,建立了全通型和上下话路型微环谐振腔的参量模型,推导器件的主要参数如消光比和品质因数的表达式。基于耦合模式理论,利用传输矩阵法来研究多微环的理论基础,分析弯曲波导之间的耦合关系,在之前的单微环基础上解析级联型以及阵列型微环谐振器的传输矩阵模型,解析多微环结构的传输特性,分析微... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１北京大学课题组的化学微环制备流程??

ｗ??ｉｎｐｕｔ?＾１?ｐａｓｓ??图２－２微环与双直波导稱合结构??其工作原理是：光从崎端口入射，当传至第一个稱合区时，直波导与微环之间??发生光的锅合，部分光功率賴合进入环中。賴合至环内的光绕环半周么后到达第??二个賴合区，再次发生锅合，部分光功率稱合至如０；？端口，剩余能量会继续沿环??半周传输至第一稱合区。如果此时，光在绕环一周之后的相位差为２；ｒ的整数倍，??则在第一稱合区将发生光的相干加强，结果是环中光功率增大，Ｗ至曲ｏｐ端出射??光功率增大

?（２－２３）??＇Ｉ?巧?Ｉ?（１－。２化）２??此时，如果＜，＝口２＾２，则直输出端透射谱强度为０，光场部分从下载端口输出，部??分损耗掉，这种现象叫做临界稱合。两端曰透射谱如图２－４所示，计算时，取??ａ?＝?０，欠二?二＾２?二?０．８１，句二足２?＝?０．１９。??可看到，由于衰减因子为０，所Ｗ传输系数ａ?＝?ｌ，此时微环是完全无损的传输，??透射谱的最大值是为１的，若取ａ＜ｌ，则透射谱的峰值是低于１的，下图为理想??情况下的微环透射谱线。??Ｍ?Ｙ?］??｜〇．６?＼１?ＦＳＲ?１｜｜?Ｉ．??１?１?則??Ｓ?ＦＷＨＭ??Ｉ?０．４＾＇?－??錢，?：－！．???ｆ?Ｉ??ｊ§?！?｜ｌ????Ｐａｓｓ?）?Ｉ??０．２?｛?ｊ?Ｉ?■?—?Ｄｒｏｐ?Ｉ?！，??／?Ｉ?＊?ｉｌｌ?Ｉ?．?Ｉ??１５３０?１５３５?１５４０?１５４６?１５５０?１?煎５?１５６０??ｗａｖｅｌｅｎｇｌｆＶｎｍ??图２－４上下话路微环谐振器的透射谱??１５??

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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本文编号：2997100