硅基一維光子晶體波導微腔及其應用研究.pdf

1、隨著信息技術的快速發(fā)展，人們對信息傳輸容量和傳輸速率的要求越來越高，傳統(tǒng)的電互連和電路集成的發(fā)展遇到“瓶頸”，我們急需一種新的互聯(lián)和集成方案。硅基集成光子學是將各種功能的光電器件集成在硅基平臺上，實現(xiàn)單片集成和片上光互聯(lián)。硅基光集成技術由于其高速率、低損耗、與CMOS工藝兼容等優(yōu)勢，被認為是最有發(fā)展前景的互連和集成方案。一維光子晶體波導微腔是基于一維光子晶體波導的結構，它能在納米尺度實現(xiàn)對光子的調控。由于其具有高Q值、超小模式體積、高集

2、成度等優(yōu)點，硅基一維光子晶體波導微腔被廣泛應用于濾波器、調制器、激光器、光學傳感器、非線性光學等領域。
　　本論文對硅基一維光子晶體波導微腔及其應用進行了一系列理論和實驗上的研究，主要工作內容可概括如下：
　?。?）介紹和研究了光波導理論和一維光子晶體波導理論，介紹了一維光子晶體波導微腔，及其幾個重要性能參數(shù)。分析了一維光子晶體微腔的耦合模理論，并介紹了幾種常用的數(shù)值計算方法。
　?。?）設計了高品質因子的硅基一維光子

3、晶體條形波導微腔，對其模場特性、諧振特性和傳輸特性進行了理論模擬分析，用于實現(xiàn)通信波段的濾波應用。介紹了硅基光器件工藝流程，實驗上工藝制備了微腔器件，實驗測得，諧振波長處能實現(xiàn)高品質因子(64,548)和高消光比(16dB)的洛倫茲(Lorentz)濾波譜型。我們還基于一維光子晶體條形波導微腔，在實驗上實現(xiàn)了可調諧法諾(Fano)濾波譜型。
　　（3）提出了一種基于硅基一維光子晶體狹縫納米梁微腔的光學傳感器，理論上能實現(xiàn)高品質因子