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当前，集成光子器件和技术广泛应用于通信、信号处理、传感领域。由于绝缘层上硅(Silicon on insulator, SOI)易与CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)工艺兼容，并且具有尺寸紧凑、损耗低等优点，因而硅基光器件和芯片成为集成光子学领域的研究热点，例如硅基光栅、光开关及光分插复用器等。与此同时，随着各种网络、业务、数据传输向着灵活重构、智能化的方向发展，固定性能参数的硅基光器件在应用上受到了很大限制。因此，探索和研发可调谐硅基光器件逐渐为国内外研究人员所关注。
本文利用SOI光波导的特性及热光效应，设计和研究了热光调谐型波导啁啾光栅、光开关、以及光分插复用器，实现了硅基波导器件的参数调谐，并进行了仿真验证。论文的主要工作如下：
(1)基于脊波导和热光效应，设计了一种热调谐硅基啁啾波导光栅。在结构上，侧壁刻蚀的波导光栅通过改变波导的脊宽引入啁啾系数，形成了一定带宽范围内的群时延斜率。在调谐上，采用均匀热调谐提高光栅的有效折射率，使光栅的波长及群时延发生偏移，实现波长及群时延的调谐；采用梯度热调谐补偿光栅的部分有效折射率，改变光栅前后端的反射波长，实现带宽的调谐。仿真结果表明：均匀热调谐条件下反射中心波长的调谐范围为1560.7~1561.9nm，群时延的调谐范围为0~38ps；梯度热调谐条件下反射带宽的调谐范围为1~1.5nm。
(2)基于多模干涉耦合器和热光效应，设计了一种热调谐硅基多模干涉光开关。一方面，利用多模波导的自映像效应，优化耦合器尺寸，并在其固定端口输出光信号。另一方面，通过加热影响多模波导单边调制区域的有效折射率，改变干涉区域的相位信息，实现可调谐光开关功能。仿真结果表明：多模干涉光开关在热调谐下可以实现输出端口的切换，插入损耗在2dB以内，串扰最低为-22.67dB，开关上升和下降响应时间分别为~0.6和~0.4?s。
(3)基于马赫曾德尔干涉仪和热调谐波导光栅，设计了一种热调谐硅基光分插复用器，利用波导光栅对波长进行选择和信号上载或下载。同时，利用加热改变光栅的反射波长，实现可重构波长的分插功能。仿真结果表明：在热调谐效率为0.1nm/mW时，加热功率由0增加至80mW，获得了波长分别为1560.2nm、1562.2nm、1564.2nm、1566.2nm、1568.2nm五个分插通道。
本文利用SOI光波导的特性及热光效应，设计和研究了热光调谐型波导啁啾光栅、光开关、以及光分插复用器，实现了硅基波导器件的参数调谐，并进行了仿真验证。论文的主要工作如下：
(1)基于脊波导和热光效应，设计了一种热调谐硅基啁啾波导光栅。在结构上，侧壁刻蚀的波导光栅通过改变波导的脊宽引入啁啾系数，形成了一定带宽范围内的群时延斜率。在调谐上，采用均匀热调谐提高光栅的有效折射率，使光栅的波长及群时延发生偏移，实现波长及群时延的调谐；采用梯度热调谐补偿光栅的部分有效折射率，改变光栅前后端的反射波长，实现带宽的调谐。仿真结果表明：均匀热调谐条件下反射中心波长的调谐范围为1560.7~1561.9nm，群时延的调谐范围为0~38ps；梯度热调谐条件下反射带宽的调谐范围为1~1.5nm。
(2)基于多模干涉耦合器和热光效应，设计了一种热调谐硅基多模干涉光开关。一方面，利用多模波导的自映像效应，优化耦合器尺寸，并在其固定端口输出光信号。另一方面，通过加热影响多模波导单边调制区域的有效折射率，改变干涉区域的相位信息，实现可调谐光开关功能。仿真结果表明：多模干涉光开关在热调谐下可以实现输出端口的切换，插入损耗在2dB以内，串扰最低为-22.67dB，开关上升和下降响应时间分别为~0.6和~0.4?s。
(3)基于马赫曾德尔干涉仪和热调谐波导光栅，设计了一种热调谐硅基光分插复用器，利用波导光栅对波长进行选择和信号上载或下载。同时，利用加热改变光栅的反射波长，实现可重构波长的分插功能。仿真结果表明：在热调谐效率为0.1nm/mW时，加热功率由0增加至80mW，获得了波长分别为1560.2nm、1562.2nm、1564.2nm、1566.2nm、1568.2nm五个分插通道。