低串扰、带宽可调谐光分插复用器的研制

摘要

光分插复用器(OADM)是波分复用(WDM)光网络的关键元素，现在的光网络通信发展越来越迅猛，拥有高速度，大容量，透明性等特点，光分插复用器在其中占据着极其重要的地位。几乎所有的国家都将光分插复用器列为现代通信网络的关键技术之一，并投入大量精力进行研究。
　　本论文定位于主流的 OADM发展方向，即如何减少串扰，提高带宽，提高集成度等。在传统十字交叉微环的基础上引进新型的锥形(taper)结构，在有效地减少串扰的同时，减小了器件的结构大小，为后续的多通道微环型 OADM器件的级联提供了基础。本文首先介绍了新型十字锥形交叉波导的结构以及锥形结构的自映像机理，然后利用有限元(FEM)和有限时域差分法(FDTD)模拟了线性锥形十字交叉波导的性能，经过仿真发现，线性锥形十字交叉波导的插入损耗得到了大大的减小。使用 COMSOL对其进行仿真计算，结果显示器件对波长为1550 nm的透射率能达到95％左右，这对器件的实际制作有很大的价值。同时将微环与线性锥形十字交叉波导结构相结合，通过Lumerical FDTD，Matlab仿真软件对其进行仿真，直通端的透射率高达93%，比传统十字交叉微环的透射率提高了13%左右，为器件的多通道级联和实际制备提供了理论基础。
　　在数值仿真基础上，在浙江大学光波导实验室对器件进行了制作和测试。在超净室使用电子束光刻设备，同时在纳米波导刻蚀和薄膜生长时，使用了感应耦合等离子体刻蚀机和等离子体增强化学气相沉积设备。通过 SOI芯片的清洗，二氧化硅的生长，打 CH4，匀胶，前烘，曝光，显影，后烘，刻蚀，去光刻胶，生长二氧化硅包层等一系列工艺完成对器件的制作。最后搭建测试平台，将可调谐激光器输出的激光通过光栅耦合技术耦合进待测芯片中，再由光功率传感器进行接收显示。将处理后的数据与数值仿真结果相比较，对器件的性能以及存在问题进行了评估和分析。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 集成光分插复用器的工作原理和研究进展

1.3 十字锥形微环光分插复用器研究的关键问题和分析

1.4 论文的主要研究内容和成果

第二章 十字锥形微环结构光分插复用器的优化设计

2.1 引言

2.2 十字锥形耦合器

2.3 微环结构的工作原理与分析方法

2.4 十字锥形微环结构的数值仿真

2.5 带宽调谐的介绍

2.6 本章小结

第三章 硅基微环光分插复用器的制备工艺

3.1 引言

3.2 十字锥形微环的制备工艺和流程

3.3 十字锥形微环制备的工艺流程

3.4 十字锥形微环的制备

3.5 小结

第四章 十字锥形微环结构光分插复用器的测试

4.1 引言

4.2 测试平台的搭建与测试方法的选择

4.3 十字锥形微环的性能测试

4.4 小结

第五章 结论与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果