【摘 要】
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本论文的研究内容为对有机/无机混合集成微环谐振器的设计与制备。对含有单个环形波导的微环谐振器的输出特性进行研究;研究波导间的耦合情况,将耦合区的耦合系数提取出来,精确计算微环谐振器的传输情况。通过仿真分析,得出微环谐振器工艺参数,并进行器件的制作与测试。本文阐述了平面光波导理论,介绍了微环谐振方程及微环传输理论。首先回顾了波动方程理论,并运用波动方程对平板波导做出了解析解,对条形波导做出了近化解。
【基金项目】
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科技部国家重点研发计划项目（No.2019YFB2203001）; 吉林省科技发展项目计划（No.20190302010GX）
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本论文的研究内容为对有机/无机混合集成微环谐振器的设计与制备。对含有单个环形波导的微环谐振器的输出特性进行研究;研究波导间的耦合情况,将耦合区的耦合系数提取出来,精确计算微环谐振器的传输情况。通过仿真分析,得出微环谐振器工艺参数,并进行器件的制作与测试。本文阐述了平面光波导理论,介绍了微环谐振方程及微环传输理论。首先回顾了波动方程理论,并运用波动方程对平板波导做出了解析解,对条形波导做出了近化解。接下来介绍了微环传输理论,对全通型微环谐振器、跑道型微环谐振器和平行信道微环谐振器的传输公式进行了推导,作为后续章节中器件设计的基础原理。基于二氧化硅平面光波导结构,设计并制备了一个可调谐微环谐振器。使用马赫—曾德尔干涉仪结构替代传统跑道型微环谐振器中的定向耦合部分,作为可调谐微环谐振器中对耦合系数进行调谐的耦合部分。制备的器件的消光比可以在1.12～13.84 d B之间进行调节,在消光比为13.84 d B时,可以获得4.47×10~6的高Q值;该器件的耦合条件调谐效率为3.956 pm/m W;波长偏移调谐效率为4.136pm/m W。基于聚合物/二氧化硅混合波导条形结构,制备了一个弯曲半径为120μm,耦合长度为1765μm的跑道型微环谐振器,并对其进行表征,得到该器件的FSR为0.351 nm,Q值为8680,在1544.629 nm谐振波长处获得了16.83 d B的消光比。该器件作为热光开关的能量效率为12.07 pm/m W,上升时间为174μs,下降时间为182μs。基于聚合物/二氧化硅混合集成波导倒脊形结构,对跑道型微环谐振器进行设计与制备。制备了一个弯曲半径为1400μm,耦合长度为1400μm的跑道型微环谐振器,并对其进行表征。该器件在1500.154 nm谐振波长处Q值为20272。
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