【摘 要】
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近年来,硅基光子学由于尺寸小、功耗低、抗干扰能力强等优点,是光通信技术未来发展的重要趋势。微环谐振器（Microring Resonator,MRR）是集成光学中的基础单元器件之一,利用其相移特性可以设计相位调控器件。但是微环进行移相的同时往往会引入幅度变化。光学全通滤波器（All-Pass Filter,APF）具有恒定的幅频响应和可变的相频响应,可在不引起信号幅度变化的情况下操纵光学相位。目前
【基金项目】
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国家重点研发计划:“宽带无线接入微波光子芯片基础研究”,项目编号:2018YFB2201700； 国家重点研发计划:“微纳光子器件及光电融合集成基础”,项目编号:2018YFA0704401； 国家自然科学基金面上项目:“基于选择性宇称-时间对称破缺的硅基集成光电振荡器的研究”,项目编号:61975249；
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近年来,硅基光子学由于尺寸小、功耗低、抗干扰能力强等优点,是光通信技术未来发展的重要趋势。微环谐振器（Microring Resonator,MRR）是集成光学中的基础单元器件之一,利用其相移特性可以设计相位调控器件。但是微环进行移相的同时往往会引入幅度变化。光学全通滤波器（All-Pass Filter,APF）具有恒定的幅频响应和可变的相频响应,可在不引起信号幅度变化的情况下操纵光学相位。目前,只有一阶全通滤波器的工作被报道,但是一阶全通滤波器的相移范围和延时量限制了它的应用。由于高阶全通滤波器能提供较大的延时和相移,本文围绕光学全通滤波器的相移范围和延时的提升,设计了二阶光学全通滤波器结构,并进行了理论和实验验证。具体的研究内容如下:（1）将两个一阶光学全通滤波器串联实现二阶全通滤波器,并在绝缘体上硅（Silicon On Insulator,SOI）晶片上成功制作了该器件。通过理论推导和模拟仿真对二阶全通滤波器的传输特性进行了深入的分析。实验结果表明,该二阶全通滤波器实现最大延时量为477 ps,幅度抖动为1.5 d B。将该全通滤波器应用于微波光子移相中,可以得到移相范围为0～3.16π的微波光子移相器,幅度抖动为2.9 d B。（2）虽然简单地串联两个一阶全通滤波器可以得到二阶全通滤波器,但器件的复杂度和尺寸都成倍地增加。为了解决这一问题,提出采用一阶全通滤波器结构级联单个微环谐振器来实现二阶全通滤波器。基于该二阶全通滤波器,延时器可以在553到948 ps之间连续可调,幅度抖动最大为1.7 d B。同样,利用该器件实现微波光子移相器,相移范围为0～3.27π,幅度变化为3.2 d B。此外,该二阶全通滤波器可重构为一阶全通滤波器,大大提高了应用的灵活性。
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