【摘要】：隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,為滿足海量數(shù)據(jù)傳輸以及超高速信息處理的需求,具備大帶寬、低延遲和低損耗等優(yōu)勢的光互連技術(shù)已成為未來一大發(fā)展趨勢。在光互連系統(tǒng)中,高性能的光濾波器是實(shí)現(xiàn)多通道波分復(fù)用、密集波分復(fù)用等功能的核心器件。在微波光子技術(shù)領(lǐng)域,將光學(xué)濾波器應(yīng)用于微波信號處理,能夠獲得比微波濾波器更大的帶寬、更低信號延遲以及更強(qiáng)抗電磁干擾等優(yōu)異性能。基于絕緣體上硅(SOI)微環(huán)諧振器的光濾波器,因其濾波性能良好、結(jié)構(gòu)緊湊、易于集成等優(yōu)點(diǎn),在光通信、微波光子等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值,已是光學(xué)領(lǐng)域的一個研究熱點(diǎn)。本論文首先從光波導(dǎo)理論出發(fā),計算得到了 SOI亞微米尺寸光波導(dǎo)的單模傳輸條件,并仿真分析了 SOI光波導(dǎo)在不同波導(dǎo)寬度下的光場模式特性變化規(guī)律。為實(shí)現(xiàn)光纖與波導(dǎo)的高效耦合,仿真設(shè)計了垂直耦合的扇形結(jié)構(gòu)光柵�；趥鬏斁仃嚨姆椒�,推導(dǎo)出單環(huán)、串聯(lián)雙環(huán)結(jié)構(gòu)諧振器傳輸函數(shù)的計算公式,分析了微環(huán)結(jié)構(gòu)參數(shù)(耦合系數(shù)、損耗因子等)對濾波器輸出特性的影響。為實(shí)現(xiàn)濾波器的濾波帶寬與中心諧振波長的可調(diào)諧性,在濾波器的耦合區(qū),采用馬赫-曾德爾干涉儀(MZI)耦合器代替倏逝波耦合器的改進(jìn)結(jié)構(gòu)。為滿足高矩形度、大帶寬的濾波需求,設(shè)計采用非對稱的MZI耦合器與微環(huán)諧振器相結(jié)合的方案。在理論研究和優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)上,探索了 SOI微環(huán)濾波器的制備工藝,主要包括:電子束光刻、等離子體感應(yīng)耦合(ICP)刻蝕、蒸發(fā)剝離等。詳細(xì)探索并優(yōu)化了電子束光刻工藝和ICP刻蝕工藝中的關(guān)鍵參數(shù),制備出高性能的微環(huán)濾波器�；谧灾鞔罱ǖ墓鈱W(xué)測試平臺,研究了濾波器的輸出響應(yīng)特性。同時,基于SOI單環(huán)的陷波特性,研制出方案簡單、易于集成的可調(diào)諧微波光子陷波濾波器,其臨界耦合時抑制比大于50 dB,而且具有帶寬以及諧振中心頻率可調(diào)諧的優(yōu)點(diǎn)。最后,探索了 SOI濾波器與InP探測器的異質(zhì)集成技術(shù),采用以BCB聚合物為粘合劑的片上鍵合工藝,實(shí)現(xiàn)了 SO1濾波器與InP探測器的片上異質(zhì)集成,并成功獲得了濾波之后的光響應(yīng)特性。該技術(shù)為實(shí)現(xiàn)片上大規(guī)模光子異質(zhì)集成提供了一種實(shí)現(xiàn)途徑。
【圖文】：

Ｑ值的主要因素。采用微盤＾７］或者微球結(jié)構(gòu)的諧振腔，Ｑ值高達(dá)１０８量級，其逡逑結(jié)構(gòu)如圖Ｕ邋（ａ）和（ｂ）所示，但其制備工藝復(fù)雜，同時難以與其它光電器件逡逑集成，而如圖１．１邋（ｃ）所示的波導(dǎo)微環(huán)諧振器［？２３】，由于制作工藝簡單并且與逡逑ＣＭＯＳ工藝兼容，成為研究光濾波器的首選結(jié)構(gòu)。逡逑口一邋？！——逡逑（ａ）環(huán)形波導(dǎo)微盤邐（ｂ）微球邐（ｃ）波導(dǎo)微環(huán)逡逑圖１．１不同結(jié)構(gòu)的諧振腔逡逑降低波導(dǎo)傳輸損耗是提升微環(huán)諧振器Ｑ值的主要途徑。２００４年，加利福尼逡逑亞高新科技研究所Ｔｏｍ邋Ｂａｅｈｒ－ｊｏｎｅｓ等人［２Ｇ］研制的ＳＯＩ環(huán)形諧振器，Ｑ值為逡逑５．７＞＜１0４，微環(huán)半徑為３０邋ｎｍ，波導(dǎo)傳輸損耗為６．６邋ｄＢ／ｃｍ。同年，Ｊ．Ｎｉｅｈｕｓｍａｎｎ逡逑２逡逑

邐電子科學(xué)研究院碩士學(xué)位論文邐逡逑頂不夠平坦，同時邊緣下降很慢，很難滿足實(shí)際應(yīng)用需求。通過采取多個微環(huán)級逡逑聯(lián)的方式，嚴(yán)格設(shè)計微環(huán)之間的耦合系數(shù)，可以增加通帶帶寬以及改善濾波曲線逡逑形狀因子。２００６年，ＦｅｎｇｎｉａｎＸｉａ等人［２６１成功制備并測試了邋１６個級聯(lián)的微環(huán)，逡逑微環(huán)的半徑為６．５邋ｐｍ，其結(jié)構(gòu)如圖丨．３邋（ａ）所示，從測試結(jié)果圖丨．３邋（ｂ）中可以逡逑看出，級聯(lián)微環(huán)明顯改善了濾波器輸出曲線的形狀因子以及擴(kuò)展了濾波帶寬，但逡逑受器件損耗的影響，，微環(huán)個數(shù)越多帶內(nèi)紋波也越大。逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國電子科技集團(tuán)公司電子科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN713

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙玉龍;;波導(dǎo)傳輸檢波裝置的研究[J];電子設(shè)計工程;2012年11期

2 Ю.М.Александровидр.;陳彩庭;;用光波導(dǎo)傳輸軟X射線[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;1988年02期

3 蔣定華,史美琪;用于毫米波集成電路的填空介質(zhì)鏡象波導(dǎo)[J];煙臺大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)與工程版);1988年00期

4 姚中興;;平行板波導(dǎo)傳輸、反射及截止頻率特性的實(shí)驗(yàn)[J];物理實(shí)驗(yàn);1989年01期

5 陳建民;馮志成;;一種實(shí)用的8mm-band波導(dǎo)—電纜—波導(dǎo)聯(lián)接器[J];無線電工程;1989年02期

6 P.N.理查森;Hung Yuet Yee;袁建中;;波導(dǎo)裂縫天線陣的設(shè)計與分析[J];雷達(dá)與對抗;1989年03期

7 P.N.Richardson ;Hung Yuet Yee;楊士毅;高文斗;;裂縫波導(dǎo)天線陣的設(shè)計和分析[J];現(xiàn)代雷達(dá);1989年01期

8 趙朝娜;鄭國莘;徐靖;尹柯偉;;基于裂縫波導(dǎo)的車地?zé)o線通信系統(tǒng)性能指標(biāo)測試分析[J];城市軌道交通研究;2019年01期

9 黃武漢 ,黃宏嘉;H_(01)型波波導(dǎo)傳輸[J];電子學(xué)報;1963年04期

10 張洪波;;衛(wèi)星上行通路波導(dǎo)傳輸環(huán)節(jié)常見問題分析[J];廣播電視信息;2015年05期

相關(guān)會議論文 前8條

1 甄蜀春;鄧發(fā)升;;波導(dǎo)傳輸模式的機(jī)助分析[A];1985年全國微波會議論文集[C];1985年

2 胡超然;;過模波導(dǎo)傳輸系統(tǒng)的研究[A];2018年全國微波毫米波會議論文集(上冊)[C];2018年

3 李娜;段寶巖;;多尺度粗糙度對波導(dǎo)傳輸性能的影響[A];2011年機(jī)械電子學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

4 陳翔;孫冬全;崔萬照;賀永寧;;新型脊加載槽間隙波導(dǎo)傳輸線[A];2019年全國微波毫米波會議論文集（上冊）[C];2019年

5 王璐;柏寧豐;沈長圣;孫小菡;潘攀;蔡軍;馮進(jìn)軍;;基于薄層介質(zhì)的THz折疊波導(dǎo)行波管研究[A];中國電子學(xué)會真空電子學(xué)分會第二十一屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2018年

6 王明常;;自由電子激光模式的波導(dǎo)傳輸[A];第五屆全國基礎(chǔ)光學(xué)學(xué)術(shù)報告會和交叉科學(xué)中的光學(xué)問題討論會論文集[C];1991年

7 方栓柱;徐進(jìn);雷霞;江雪冰;尹鵬程;吳鋼雄;李倩;楊睿超;殷海榮;岳玲娜;趙國慶;唐濤;黃民智;許雄;沈飛;宮玉彬;王文祥;魏彥玉;;W波段寬帶高增益正弦波導(dǎo)行波管的設(shè)計與研究[A];中國電子學(xué)會真空電子學(xué)分會第二十一屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2018年

8 何雅蘭;何金龍;劉平安;;低損耗太赫茲鍍膜金屬波導(dǎo)研究[A];第十屆全國光電技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉燕;基于表面等離子體激元的新型波導(dǎo)及器件研究[D];電子科技大學(xué);2019年

2 馬飛;基于周期性極化鈮酸鋰波導(dǎo)的量子通信核心器件的研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2018年

3 宋廣益;用于光互連的損耗均勻的硅基陣列波導(dǎo)光柵路由器的研究[D];浙江大學(xué);2018年

4 張芮聞;基于硅基集成波導(dǎo)的前向受激布里淵效應(yīng)研究[D];華中科技大學(xué);2018年

5 肖涵;新型偏振保持少模光纖與太赫茲偏振保持波導(dǎo)的研究[D];北京交通大學(xué);2019年

6 曹斌照;傅立葉展開—差分法在波導(dǎo)與諧振腔問題中的應(yīng)用研究[D];蘭州大學(xué);2006年

7 唐東林;三分量光彈波導(dǎo)光電集成加速度地震檢波理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2006年

8 田莉莉;人工表面等離子體及其亞波長波導(dǎo)的特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

9 張魯奇;新型正弦波導(dǎo)太赫茲慢波結(jié)構(gòu)和器件的研究[D];電子科技大學(xué);2017年

10 滕達(dá);表面等離激元波導(dǎo)的若干傳輸特性研究[D];上海大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 周奉杰;SOI基可調(diào)諧光濾波器及異質(zhì)集成研究[D];中國電子科技集團(tuán)公司電子科學(xué)研究院;2019年

2 黃瑋;基于加脊空隙波導(dǎo)的毫米波縫隙耦合微帶天線技術(shù)研究[D];國防科技大學(xué);2017年

3 楊佳卉;聚合物光直波導(dǎo)表面等離子共振傳感器研究[D];大連理工大學(xué);2019年

4 王竹君;慢波基片集成間隙波導(dǎo)和MIMO天線的研究與設(shè)計[D];西安電子科技大學(xué);2019年

5 陳奕丞;基于波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的光讀取憶阻器研究[D];電子科技大學(xué);2019年

6 謝輔強(qiáng);基于UV-LIGA工藝的帶狀注彎折波導(dǎo)研究[D];上海交通大學(xué);2016年

7 張佳偉;X波段低副瓣高增益波導(dǎo)縫隙陣列天線的研究與設(shè)計[D];云南師范大學(xué);2019年

8 王敬文;耦合腔波導(dǎo)中高效光量子路由器的設(shè)計[D];江西理工大學(xué);2019年

9 孫琛;基于MMI的橢圓型SOI結(jié)構(gòu)波導(dǎo)交叉單元研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2017年

10 劉英杰;基于數(shù)字超結(jié)構(gòu)的功能性波導(dǎo)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

本文編號：2683384