基于微环谐振器光学逻辑器件的设计与研究
发布时间：2021-10-16 23:28
21世纪人们已经全面进入了信息化时代,这也是继蒸汽时代,电气时代之后又一个伟大的时代,而信息传输主要依赖的是以半导体材料为基础的微电子电路技术。随着集成电路的发展,从起初的小规模集成线路逐步发展成超大规模电路再到后面的特大规模电路的出现,微电子电路的集成也逐渐因为物理性质的限制而无继续大规模集成,这是因为电子电路本身的物理性质所决定的[1]。因此,光电子集成以及全光通信技术慢慢成为了克服这种物理局限的发展方案,被人们逐渐关注且重视起来,光电方案或全光方案以其独特的优势成为未来主流的发展方向。随着信息时代对信息传输速率的要求逐渐变高,人们对于每个环节各器件信息处理的速度和器件总体集成度要求也变得很高,逻辑器件作为计算机数字运算中的基本器件,它的运行速度,性能指标直接影响到信息传输能力与质量的高低。基于硅基微环谐振器所设计出的光学逻辑器件[2]以它独特的优势受到了人们的极大关注。本文以微环谐振器为研究对象,分析了微环实现逻辑运算的优势,总结了微环实现逻辑运算的两种方案。目前基于微环谐振器实现光学逻辑的方案有两种,第一种是利用光非线性效应...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
U对U型“同或/异或”门
兰州交通大学工程硕士学位论文-3-1.3微环谐振器国内外研究现状早在1969年，Marcatili便提出了微环谐振器的概念[21]，随着工艺的发展与进步，制造微环谐振器的材料也不仅仅局限于硅或者简单单一的材料，各种掺杂混合材料也因更加优良的特性而被用于微环的制造。微环尺寸小巧，结构紧凑，易于集成，可以与其他功能元器件进行组合，进而可以实现新的器件功能，这样以微环谐为基本单元所设计出来的光学器件有着十分广泛的应用，例如孤子通信[22]，光学缓冲器[23]和生物传感器[24]，片上光波分复用器以及光学逻辑器件。图1.2是片上光互联系统示意图。片上光互联集成度更高，使用片上光源可以实现光耦合，这样做的优势是降低光波导与光源模式不匹配而产生的损耗，使传输的可靠性更高，波分复用可以将不同光路信道的多个不同波长光复用到总的传输波导中，波分复用方案在增大带宽方面具有很大的优势。图1.2片上光互连系统的示意图[25]1.3.1微环滤波器由基本微环结构所组成的微环滤波器有以下几种：串联MRR阵列、并联MRR阵列以及串联并联MRR阵列，并联MRR阵列的优点是能使箱型光谱响应变得十分平坦，但是缺点是不能降低光谱中非谐振光的强度；串联MRR阵列的优点是不仅能够形成箱型光谱响应，而且能够有效地降低光谱中非谐振光的强度，但是唯一的不足就是箱型光谱响应不是很平坦，但是串联并联MRR阵列滤波器则集中了串并联结构的优点，很好
基于微环谐振器光学逻辑器件的设计与研究-4-的改变了滤波器件的滤波性能。VienVan等人在2007年利用二维阵列的同步调谐耦合微环谐振器，实现了具有六阶椭圆传递函数的微环滤波器阵列。2009年，上海大学等学者仿真出了3×2微环谐振器阵列的传输特性曲线，并对其滤波性能进行了分析。2012年，加拿大APMasilamani等学者设计出了一种结构很新颖的微环滤波器，如图1.3所示。该滤波器是由两个π-相移元件连接的并联微环谐振器组成。图1.3微环滤波器照片[26]1.3.2波分复用器图1.4基于微环波分复用器[27]
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型微环谐振器中慢光效应仿真研究[J]. 吴蓉,胡延伟,徐晓瑞. 计算机仿真. 2018(02)
[2]基于硅基微环谐振器的光学导向逻辑器件[J]. 张凡凡,张磊,杨林. 激光与光电子学进展. 2014(11)
博士论文
[1]硅基微环谐振器（MRR）的传输特性研究及应用[D]. 吴小所.兰州大学 2017
[2]带有U形波导的微环谐振器的结构设计与应用研究[D]. 张鑫.燕山大学 2015
[3]基于硅基的全光信号处理器件及技术[D]. 殷座山.北京邮电大学 2014
[4]基于微环谐振器滤波特性的硅基光子器件研究[D]. 胡挺.浙江大学 2014
[5]微环谐振器的设计制作及其在全光信号处理中的应用[D]. 熊梦.华中科技大学 2013
硕士论文
[1]双环谐振器型传感器的研究[D]. 杨嘉豪.东南大学 2019
[2]基于高Q值微环谐振器的光频梳产生与调控[D]. 高宇.华中科技大学 2019
[3]基于PPLN波导的全光逻辑器件的设计与研究[D]. 秦晋.沈阳工业大学 2018
[4]硅基光学微环谐振器及其应用研究[D]. 涂正瑞.华中科技大学 2018
[5]全光逻辑门关键技术研究[D]. 方中勤.北京邮电大学 2018
[6]基于微环谐振器开关逻辑器件的研究[D]. 杨保书.兰州交通大学 2017
[7]基于微环谐振器阵列的滤波特性研究[D]. 徐晓瑞.兰州交通大学 2017
[8]基于非线性效应的全光逻辑器的研究[D]. 宋俊峰.杭州电子科技大学 2017
[9]硅基微环谐振器的特性及应用研究[D]. 王勉.山东大学 2015
[10]阵列波导光栅波分复用器/解复用器的理论研究和优化设计[D]. 孙太富.南京邮电大学 2013
本文编号：3440692
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
U对U型“同或/异或”门
兰州交通大学工程硕士学位论文-3-1.3微环谐振器国内外研究现状早在1969年，Marcatili便提出了微环谐振器的概念[21]，随着工艺的发展与进步，制造微环谐振器的材料也不仅仅局限于硅或者简单单一的材料，各种掺杂混合材料也因更加优良的特性而被用于微环的制造。微环尺寸小巧，结构紧凑，易于集成，可以与其他功能元器件进行组合，进而可以实现新的器件功能，这样以微环谐为基本单元所设计出来的光学器件有着十分广泛的应用，例如孤子通信[22]，光学缓冲器[23]和生物传感器[24]，片上光波分复用器以及光学逻辑器件。图1.2是片上光互联系统示意图。片上光互联集成度更高，使用片上光源可以实现光耦合，这样做的优势是降低光波导与光源模式不匹配而产生的损耗，使传输的可靠性更高，波分复用可以将不同光路信道的多个不同波长光复用到总的传输波导中，波分复用方案在增大带宽方面具有很大的优势。图1.2片上光互连系统的示意图[25]1.3.1微环滤波器由基本微环结构所组成的微环滤波器有以下几种：串联MRR阵列、并联MRR阵列以及串联并联MRR阵列，并联MRR阵列的优点是能使箱型光谱响应变得十分平坦，但是缺点是不能降低光谱中非谐振光的强度；串联MRR阵列的优点是不仅能够形成箱型光谱响应，而且能够有效地降低光谱中非谐振光的强度，但是唯一的不足就是箱型光谱响应不是很平坦，但是串联并联MRR阵列滤波器则集中了串并联结构的优点，很好
基于微环谐振器光学逻辑器件的设计与研究-4-的改变了滤波器件的滤波性能。VienVan等人在2007年利用二维阵列的同步调谐耦合微环谐振器，实现了具有六阶椭圆传递函数的微环滤波器阵列。2009年，上海大学等学者仿真出了3×2微环谐振器阵列的传输特性曲线，并对其滤波性能进行了分析。2012年，加拿大APMasilamani等学者设计出了一种结构很新颖的微环滤波器，如图1.3所示。该滤波器是由两个π-相移元件连接的并联微环谐振器组成。图1.3微环滤波器照片[26]1.3.2波分复用器图1.4基于微环波分复用器[27]
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型微环谐振器中慢光效应仿真研究[J]. 吴蓉,胡延伟,徐晓瑞. 计算机仿真. 2018(02)
[2]基于硅基微环谐振器的光学导向逻辑器件[J]. 张凡凡,张磊,杨林. 激光与光电子学进展. 2014(11)
博士论文
[1]硅基微环谐振器（MRR）的传输特性研究及应用[D]. 吴小所.兰州大学 2017
[2]带有U形波导的微环谐振器的结构设计与应用研究[D]. 张鑫.燕山大学 2015
[3]基于硅基的全光信号处理器件及技术[D]. 殷座山.北京邮电大学 2014
[4]基于微环谐振器滤波特性的硅基光子器件研究[D]. 胡挺.浙江大学 2014
[5]微环谐振器的设计制作及其在全光信号处理中的应用[D]. 熊梦.华中科技大学 2013
硕士论文
[1]双环谐振器型传感器的研究[D]. 杨嘉豪.东南大学 2019
[2]基于高Q值微环谐振器的光频梳产生与调控[D]. 高宇.华中科技大学 2019
[3]基于PPLN波导的全光逻辑器件的设计与研究[D]. 秦晋.沈阳工业大学 2018
[4]硅基光学微环谐振器及其应用研究[D]. 涂正瑞.华中科技大学 2018
[5]全光逻辑门关键技术研究[D]. 方中勤.北京邮电大学 2018
[6]基于微环谐振器开关逻辑器件的研究[D]. 杨保书.兰州交通大学 2017
[7]基于微环谐振器阵列的滤波特性研究[D]. 徐晓瑞.兰州交通大学 2017
[8]基于非线性效应的全光逻辑器的研究[D]. 宋俊峰.杭州电子科技大学 2017
[9]硅基微环谐振器的特性及应用研究[D]. 王勉.山东大学 2015
[10]阵列波导光栅波分复用器/解复用器的理论研究和优化设计[D]. 孙太富.南京邮电大学 2013
本文编号：3440692
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