采用逆向设计的新型高集成度光子器件研究

发布时间：2021-12-15 23:06

　　在过去约70多年的信息化进程中,以硅材料为基础的集成电路技术通过不断提高集成度为科学技术的进步做出了巨大的贡献,以不同材料为平台的集成光学技术努力使器件小型化,催生了纳米光子器件。在光电融合,统一发展的过程中,在硅材料平台上进行微纳光电子集成,有望实现超大容量,超高速率,低能耗,低串扰的信息传输。为了进一步提高硅基光电子器件性能,本论文在逆向设计的思想下,就新型的光电子器件展开了研究。主要的研究内容和成果如下:（1）设计了一种可作为光混沌源的新型硅基微腔光机械系统。所提出的二维光机械腔是通过将纳米机械双梁谐振器引入到宽度调制的线缺陷光子晶体腔中而形成的。该系统能够实现强光机耦合,具有超小的有效质量及超高的光学品质因数。在有效运动质量小至11.3fg且模拟光学品质因数为5.97×10⁷的情况下,实现了光机耦合速率g₀/2π=458kHz。（2）提出了一种基于逆向设计的可调四通道波分复用器。在绝缘体上硅平台上,采用了先进的目标优先的逆向设计算法,在通道间隔60nm且器件尺寸仅为20.16μm²的情况下,实现了大约70%的传输...

【文章来源】： 西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 硅基光电子学
    1.2 逆向设计的基本思想
    1.3 论文的结构安排
第二章 硅基光微腔混沌源
    2.1 研究背景
    2.2 硅基微腔光机械基本原理
        2.2.1 光子晶体微腔
        2.2.2 机械谐振器
        2.2.3 光机械耦合原理
    2.3 一种新型微腔光机械混沌源
        2.3.1 混沌理论
        2.3.2 光子晶体腔光机械系统的设计
        2.3.3 光机械耦合
第三章 可调四通道波分复用器
    3.1 研究背景
    3.2 多模干涉耦合器的原理
        3.2.1 自镜像效应
        3.2.2 多模干涉耦合器的性能指标
    3.3 基于逆向设计的可调四通道波分复用器
        3.3.1 逆向设计算法的原理
        3.3.2 器件的设计及仿真
        3.3.3 结果的分析及讨论
第四章 基于表面等离激元的波分复用器
    4.1 研究背景
    4.2 表面等离激元SPPs的原理
        4.2.1 金属的Drude模型
        4.2.2 表面等离激元的色散关系
        4.2.3 表面等离激元的激发方式
    4.3 基于DBS算法的SPPs波分复用器
        4.3.1 DBS算法原理
        4.3.2 器件的设计与仿真
        4.3.3 结果的分析与讨论
第五章 基于表面等离激元的结构性彩色滤波器
    5.1 研究背景
    5.2 CIE颜色空间
    5.3 等离激元彩色滤波器
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的学术论文
攻读硕士期间参与的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]Ultra-compact broadband polarization beam splitter with strong expansibility [J]. JIE HUANG,JUNBO YANG,DINGBO CHEN,XIN HE,YUNXIN HAN,JINGJING ZHANG,ZHAOJIAN ZHANG.  Photonics Research. 2018(06)
[2]硅基微纳光电子系统中光源的研究现状及发展趋势 [J]. 周治平,王兴军,冯俊波,王冰.  激光与光电子学进展. 2009(10)
[3]光子晶体器件进展 [J]. 侯金,郜定山,周治平.  光学技术. 2009(01)
[4]硅基集成光电子器件的新进展 [J]. 周治平,郜定山,汪毅,陈金林,冯俊波.  激光与光电子学进展. 2007(02)



本文编号：3537308