微环谐振器的耦合特性的分析与研究

摘要

随着科技的发展，人们对信息处理的要求越来越高，电互连由于客观条件的限制并不能满足人们的需求，光互连凭借其优势走上了历史舞台，逐步成为广大科研工作者的研究热点。微环谐振器作为光器件的代表之一得到了国内外的科研机构的重视，在近年取得了较为不俗的成绩。由于基于微环谐振器的光路由器、导向逻辑器件、滤波器等光器件层出不穷，故对微环谐振器的耦合和特性进行分析研究就显得十分重要。本文通过研究微环谐振器的输出特性以及波导间的耦合，分析出器件结构参数与输出特性之间的关系，并提取出更为准确的耦合系数；借由模拟“鼎”形微环谐振器的输出图谱，提取出相应的器件结构参数。
　　本研究主要内容包括：⑴研究微环谐振器的基本理论，分析基本元件的物理模型，并论述了分析微环谐振器的方法。定向耦合器以及传输线是微环谐振器的基本元件，通过定向耦合器以及传输线的传输矩阵，可以描述出微环谐振器的传输特性。⑵分析微环谐振器器件的输出特性。在研究微环谐振器的基本模型以及工作原理的基础上，对单环单波导结构微环谐振器、单环双波导结构微环谐振器以及级联微环谐振器进行数值模拟，对微环半径、耦合系数、环程透射系数、环间距等主要器件参数对器件输出特性的影响进行分析。⑶运用耦合模理论与传输矩阵法相结合的研究方法对直波导间的耦合以及弯波导间的耦合进行模拟分析。在此过程中，明确了波导结构参数与波导耦合效率之间的关系，指出了波导间距、波导弯曲半径以及耦合系数三者之间的关系。⑷对“鼎”形微环谐振器进行数值模拟。本文从该器件的工作原理入手对器件进行建模。通过已给出的数值范围，对器件的输出特性进行粗略模拟，再利用主要器件参数、结构参数与器件输出特性之间的关系，对数值模拟过程中的器件结构参数进行微调，使器件模拟输出谱图不断逼近器件实验结果，最后提取出器件的主要结构参数。

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1 绪论

1.1研究微环谐振器耦合及特性的意义

1.2微环谐振器的研究现状

1.3 论文的结构安排

2微环谐振器的基本理论

2.1微环谐振器的基本理论

2 .2微环谐振器的谐振条件

2 .3微环谐振器的基本参数

2.4微环谐振器的分析方法

3微环谐振器器件的输出特性分析

3.1微环谐振器器件的理论分析

3 .2微环谐振器的特性分析

4波导间耦合分析

4.1直波导耦合

4 .2弯波导耦合

5鼎形微环谐振器的数值模拟

5.1鼎形微环谐振器的模型

5 .2模拟仿真

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果