【摘要】：隨著微納光子集成工藝的發(fā)展,硅基微環(huán)芯片功能器件成為研究熱點。本文研究與硅基微環(huán)有關(guān)的幾個問題,包括硅基微環(huán)光開關(guān)的設(shè)計與仿真驗證、偏振無關(guān)微環(huán)光開關(guān)的設(shè)計以及基于硅基微環(huán)非線性傳輸特性等。主要工作內(nèi)容和創(chuàng)新如下:1.總結(jié)了硅基微環(huán)芯片的設(shè)計方法,主要包含以下步驟:(1)確定硅基微環(huán)芯片的功能原理與總體方案;(2)波導橫截面尺寸設(shè)計;(3)微環(huán)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定;(4)耦合間距的確定;(5)控制電極的設(shè)計;(6)根據(jù)設(shè)計參數(shù)建立仿真模型;(7)重新調(diào)整設(shè)計參數(shù),進行版圖設(shè)計。論文對每個環(huán)節(jié)都進行了考慮。2.為了提升微環(huán)交換芯片的傳輸光譜質(zhì)量、改善通帶平坦度、優(yōu)化陡降性能等指標,采用微環(huán)級聯(lián)的方式對光開關(guān)單元進行了優(yōu)化設(shè)計,串聯(lián)結(jié)構(gòu)可以有效抑制串擾,并聯(lián)結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)箱型輸出光譜。具體設(shè)計了3×2結(jié)構(gòu)的微環(huán)級聯(lián)光開關(guān)單元,仿真結(jié)果表明,3dB帶寬為0.6nm,光開關(guān)消光比大于20dB,諧振峰內(nèi)不平坦度為0.012dB,形狀因子為0.9356,陡降性明顯優(yōu)于單個微環(huán)的結(jié)構(gòu)。3.通過分析硅基微環(huán)諧振器的傳輸特性,適當設(shè)計微環(huán)半徑等參數(shù)可使TE/TM兩種模式的光波在某特定波長處諧振,從而設(shè)計出偏振無關(guān)的硅基微環(huán)諧振器芯片,并實現(xiàn)兩種模式的同時開關(guān)功能。仿真結(jié)果表明,微環(huán)光開關(guān)的偏振相關(guān)損耗可低至0.13dB;當微環(huán)長度偏離優(yōu)化值約5nm時,偏振相關(guān)損耗會增加到1dB。4.設(shè)計出一種基于微環(huán)四波混頻效應(yīng)的全光再生芯片,其中四波混頻發(fā)生在全通微環(huán)中,所產(chǎn)生的閑頻光由后續(xù)的線性微環(huán)濾出。通過仿真芯片的功率轉(zhuǎn)移函數(shù),表明該芯片可以用來抑制傳號抖動,從而改善信號質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上,通過仿真表明了具有解復用功能的多波長再生方案的可行性,完成了芯片的版圖設(shè)計和代加工過程。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN402
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本文編號：2539342