【摘 要】
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近年来,随着光电子器件研究的逐渐深入,器件的微型化、集成化已经成为发展趋势,正如集成电路一样,光子器件也正朝着集成芯片的方向发展。微环谐振腔作为光学器件中的基本结构之一,具有易集成、稳定性好、结构简单等优势,是集成光学领域最具应用潜力的器件之一。除此之外,微环在结构以及波导材料等方面应用灵活,可以自由地进行设计并研究其在具体领域方面的应用特性,如传感、调制、滤波、波分复用等。本文主要围绕微环谐振腔
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近年来,随着光电子器件研究的逐渐深入,器件的微型化、集成化已经成为发展趋势,正如集成电路一样,光子器件也正朝着集成芯片的方向发展。微环谐振腔作为光学器件中的基本结构之一,具有易集成、稳定性好、结构简单等优势,是集成光学领域最具应用潜力的器件之一。除此之外,微环在结构以及波导材料等方面应用灵活,可以自由地进行设计并研究其在具体领域方面的应用特性,如传感、调制、滤波、波分复用等。本文主要围绕微环谐振腔的基础理论,从微环结构以及波导结构两方面入手,设计了金刚石级联双微环谐振腔的滤波器以及一种包围式硅-金刚石复合狭缝波导结构并研究其微环传输性能。本文主要研究工作如下:(1)以课题研究背景为出发点,了解微环谐振器的发展方向以及具体应用领域,对近些年出现的新型波导结构(狭缝波导)的发展历程以及应用领域进行更详细的研究。接着以微环谐振器相关基础理论为重点,研究其工作原理,模式特性,特性参数以及建立仿真模型的研究方法,并进一步分析多微环结构的相关模型,为后续结构设计提供理论基础。(2)在微环理论基础上,提出一种金刚石级联双微环谐振腔的滤波器结构,通过仿真软件对该滤波器进行传输模式仿真、性能分析并观察光波在器件中的传播过程。然后对器件耦合系数、微环半径、损耗系数进行分析,实现滤波器的结构参数优化,并进一步探讨利用热光效应实现滤波器的可调谐性。该滤波器具有良好的滤波效果,实现了多种性能参数同时达到较高的水平,为集成光学器件方面的发展提供了参考思路。(3)通过研究狭缝波导中光波模式理论,针对狭缝波导特殊的传输特性设计一种包围式硅-金刚石复合狭缝波导结构,通过与其它几种狭缝波导传输特性表现进行比较、研究其结构参数对于传输特性表现的影响以及将其与微环谐振器相结合分析器件的输出响应这几个方面来展开分析所设计狭缝波导结构的性能表现。综合各方面的表现结果来看,所设计狭缝波导结构具有良好的传输特性,同时金刚石材料的引入提升了狭缝波导整体的光场限制能力,为之后新型光子器件的发展提供了一定理论参考。
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