硅基光子滤波器的传输特性研究

发布时间：2021-03-01 04:29

　　随着信息社会的飞速发展,人们对器件尺寸和工作速度提出了更高要求。传统的晶体管器件的发展一直遵循摩尔定律,但随着器件尺寸的极限减小,依靠减小物理尺寸和提高工作频率来提升信息的处理速度遇到瓶颈。硅基集成光子器件的出现,提供了解决器件信息处理效率的另一种方案。硅基微环谐振器（MRR,Micro-ring Resonator）是集成光学电路中关键构成单元,具有可集成度高、成本低廉、工艺成熟等优点。本文从硅基MRR结构出发,研究了微环拓扑结构和微盘结构的传输特性。并结合布拉格光栅结构,提出了改进型微环滤波器。同时基于跑道型MRR结构,研究了电压对器件传输特性的影响。利用散射矩阵模型对所设计的器件结构进行理论分析,结合Comsol多物理场仿真软件建立模型并对各结构传输特性进行仿真分析。主要完成的工作如下:（1）以微环谐振器为基本单元,利用传输矩阵模型研究了MRR的传输特性,仿真分析了光信号传播路径以及该结构中关键参数（如微环半径、微环与直波导的间距）对器件性能的影响。同时搭建了微环谐振器立体结构模型,对微环谐振器的输出频谱进行仿真,这将为器件制造提供结构参数依据。并对由单微环谐振器结构衍生的串并联... 

【文章来源】：兰州交通大学甘肃省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 硅基光子滤波器概述
    1.3 基于回音壁模式的谐振器的研究现状
        1.3.1 微环谐振器
        1.3.2 微环拓扑结构
        1.3.3 微环谐振器的调制特性
        1.3.4 微盘谐振器的滤波特性
        1.3.5 波导光栅的滤波特性
    1.4 论文的主要研究内容和结构安排
2 微环谐振器的原理
    2.1 微环的原理
        2.1.1 微环的基本原理
        2.1.2 微环的基本参量
    2.2 微环谐振器结构的分析
        2.2.1 全通型微环
        2.2.2 上传/下载型微环谐振器
        2.2.3 耦合间距与微环半径对器件传输性能的影响
        2.2.4 微环谐振器传输频谱仿真
    2.3 微环的主要性能指标
    2.4 本章小结
3 串并联微环滤波器的传输特性的研究
    3.1 串联微环结构的传输特性
        3.1.1 基本结构
        3.1.2 仿真分析与讨论
    3.2 并联微环结构的传输特性
        3.2.1 基本结构
        3.2.2 仿真分析与讨论
    3.3 本章小结
4 改进型微环滤波器的传输特性研究
    4.1 布拉格光栅的基本原理
        4.1.1 光栅布拉格条件
        4.1.2 光栅引入微扰对反射带宽的影响
    4.2 改进型布拉格光栅设计
    4.3 改进型布拉格光栅传输特性研究
    4.4 微环-布拉格光栅谐振系统的传输特性研究
    4.5 本章小结
5 改进型光子滤波器传输特性研究
    5.1 跑道型波导的微环滤波器传输特性研究
        5.1.1 结构设计和理论分析
        5.1.2 传输特性仿真分析
        5.1.3 跑道型微环谐振器的电压调制
    5.2 微盘的传输特性研究
        5.2.1 微盘的结构
        5.2.2 微盘传输特性仿真
        5.2.3 微盘与直波导间距对微盘传输特性的影响
    5.3 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3056937