硅基微环谐振器耦合诱导透明效应的研究

摘要

随着人们对信息容量和速度的迫切要求，传统的微电子技术由于客观条件的限制已经不能满足人们的需求。硅基光电子学把微电子技术与光电子技术结合起来，共同发挥二者的优势，近年来受到了广泛关注。微环谐振器以其自身独特的优势在当今硅基光电子学中占有重要的地位。在微环谐振器结构基础上实现的透明效应，因能够控制光速进而实现光的延时与存储已成为研究热点。
　　本文首先阐述了硅基光电子学和耦合谐振诱导透明效应的发展现状，在对波导耦合理论及微环谐振器原理的研究基础上，针对前人研究串联微环谐振器耦合谐振诱导透明效应的思路和方法，对并联微环谐振器的透明效应做了类比分析。其次，通过对自耦合型谐振器传输特性的研究，结合微环谐振器的传输特性，提出了一种可以实现透明效应的新结构--自耦合型光波导微环谐振器。并对新结构的传输特性以及各参数对透明效应的影响做了分析。
　　文中采用传输矩阵法得出弯曲波导耦合的传输函数表达式，然后通过 Matlab软件模拟了各参数变化对透明效应的影响。研究结果表明，在并联微环谐振器结构中，耦合系数k的增大，传输系数a的减小，两环间距L的增大都会使透明效应减弱；微环半径R的增大，透明效应没有明显的变化，但谐振波长发生了改变。在新结构中，因为输出端的不同，耦合系数k的减小使得透明效应减弱；传输系数a的减小与并联时一致均会使透明效应减弱，因为传输系数的减小意味着损耗的增大，而损耗的增大必然会减弱系统的透明效应；微环半径R的增大，透明效应几乎没有变化且谐振波长会发生改变，但改变方向与并联时相反，这也是由于输出端不同的缘故。这些研究会对基于微环谐振器产生透明效应的器件的设计提供一定的参考和指导，避免了器件设计和优化过程中的盲目性，缩短周期。

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1 绪论

1.1 硅基光电子学的发展

1.2 微环谐振器耦合诱导透明效应的研究现状

1.3 本论文的研究工作

2 波导耦合原理

2.1 耦合波方程

2.2 直波导的耦合

2.3 弯曲波导的耦合

2.4 本章小结

3 微环谐振器的工作原理

3.1 单环单波导微环谐振器

3.2 单环双波导微环谐振器

3.3 微环谐振器的基本参数

3.4 本章小结

4 微环谐振器耦合诱导透明传输特性分析

4.1 微环谐振器耦合诱导透明效应原理

4.2 并联微环谐振器耦合诱导透明效应

4.3 谐振器参数对耦合诱导透明的影响

4.4 本章小结

5 硅基自耦合谐振器与微环谐振器耦合透明效应研究

5.1 硅基自耦合谐振器

5.2 自耦合型光波导微环谐振器耦合诱导透明效应

5.3 自耦合型光波导微环谐振器各参数对透明效应的影响

5.4 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果