【摘 要】
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光子作为一种新的信息载体,被越来越多的人所关注,与传统的电通信相比,光通信拥有更快的传输速率和更大的通信带宽。硅基集成光学具有尺寸小、低成本、高带宽、高速和高抗干
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光子作为一种新的信息载体,被越来越多的人所关注,与传统的电通信相比,光通信拥有更快的传输速率和更大的通信带宽。硅基集成光学具有尺寸小、低成本、高带宽、高速和高抗干扰等优点,现在已成为人们在信息领域研究的热门。光学时域微分器由于在信号处理等领域有诸多优点和重要应用,受到了研究人员的高度重视。本文主要研究了基于绝缘衬底上的硅(Silicon On Insulator,SOI)的马赫-曾德尔干涉仪(Mach-ZehnderInterferometer,MZI)耦合微环结构的集成光子器件,主要研究了以下内容:1)分析了光场微分器的工作原理,介绍了光学微分器的三个关键性能评判指标,工作带宽、处理误差和能量效率。简单介绍了基于微环方案的光学时域微分器,进一步提出了一种基于MZI耦合微环结构(MZI-MRR)的光学微分器,仿真证明调节MZI结构上下两臂的相位差可以达到了改变器件耦合状态的目的,从而实现可调分数阶微分。2)介绍了 MZI-MRR器件的结构参数和工艺制作流程,利用热光效应去改变MZI上臂波导的折射率,达到改变MZI结构上下两臂的相位差的目的。MZI-MRR在临界耦合时的3dB带宽约为0.09nm,器件输出微分脉冲的阶数N从1.75-0.25连续变化。计算发现实验结果的平均误差小于6%,是目前已知的调谐范围最大的单微环结构光学微分器。3)提出了基于级联MZI-MRR器件的分数阶光学微分器和可编程光子滤波器。实现了阶数从0.37-2.40变化且微分误差小于8%的分数阶光学微分器。最后通过调节器件中微环的谐振频率和凹陷谱深度,实现了中心波长、带宽和滤波形状可调的光子滤波器。
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