【摘 要】
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为适应未来光网络的灵活可重构需求,本论文研究了基于硅基微环的光滤波器的调谐与重构技术,总结了已有进展,指出在可调方案中通过增加环数提升滤波矩形性的同时会增加调谐难度和器件功耗这一问题,以及在重构方案中尚未将几种常用的多环串并联拓扑集成在同一器件上这一空缺,由此提出了一种具有高形状因子且中心波长与带宽可调的低阶窄线宽带通滤波器,以及一种能集成多种拓扑架构的可重构滤波器。本文的主要内容如下:（1）结合
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为适应未来光网络的灵活可重构需求,本论文研究了基于硅基微环的光滤波器的调谐与重构技术,总结了已有进展,指出在可调方案中通过增加环数提升滤波矩形性的同时会增加调谐难度和器件功耗这一问题,以及在重构方案中尚未将几种常用的多环串并联拓扑集成在同一器件上这一空缺,由此提出了一种具有高形状因子且中心波长与带宽可调的低阶窄线宽带通滤波器,以及一种能集成多种拓扑架构的可重构滤波器。本文的主要内容如下:（1）结合微环的基本理论,推导全通型和上传下载型两类微环的传输矩阵,整理各多环拓扑架构的模型、传输矩阵和设计思路,为设计提供理论基础;介绍重要性能参数表达式并分析影响因素,为后续优化提供方向;根据工艺平台的设备条件,介绍了制备工艺和具体步骤。（2）提出一种具有高形状因子的低阶窄线宽可调谐滤波器,采用非对称的三微环辅助马赫泽德干涉仪结构,利用MZI上下臂加载环数量相差1时输出端在滤波通带内相干相长、通带外相干相消的相位响应,能在有效提升窄线宽滤波矩形性的同时降低阶数。用零极点法对初始结构进行设计,采用三阶结构,设计带宽为4-10GHz可调,调谐中插损小于2.3d B,形状因子为0.39-0.61,在指标上与已有的四阶方案相当。制备了器件并测试,测试得器件的带宽调谐能力为8.8-18GHz,形状因子主要为0.2-0.3。（3）提出一种基于光学相变材料的低功耗可重构微环滤波器,通过独立调控结构中各耦合区的工作状态,可实现多种串并联拓扑架构滤波器的重构。文中从原理上具体阐述了该滤波器中四种拓扑架构的实现方式;针对其可重构耦合区因热调和电调机制调谐能力有限而难以减小的器件尺寸,引入不同状态下折射率对比度大、非易失的低损相变材料Ge2Sb2Se4Te1或Sb2Se3,设计了一种低插损、低功耗、结构紧凑的可重构光耦合器,其插损小于0.5d B、总长小于100μm,功耗也因非易失特性大幅降低;基于该可重构光耦合器,仿真得到二阶、三阶可重构滤波器在不同拓扑下的性能并与理想结构进行比对,验证了可重构设想并分析了代价产生的原因。
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