基于SOI脊型波導的跑道型諧振腔電光調(diào)制器.pdf

1、隨著光通信技術(shù)的飛速發(fā)展,高密度集成、高可靠性、智能化和低成本的集成光互連網(wǎng)絡成為光通信系統(tǒng)的發(fā)展方向,光互連代替電互連成為了一種必然趨勢。由于光子器件可以突破摩爾定律的限制,在增加數(shù)據(jù)傳輸量和傳輸速率的同時,還具有節(jié)省功耗、防止頻率串擾的優(yōu)點;不僅能保證長距離互連的密度、數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性,還能實現(xiàn)超小尺寸器件的大規(guī)模集成,成為了目前國內(nèi)外的研究熱點。絕緣體上硅(Silicon-on-Insulator,SOI)材料的高折射率差、光場局

2、域能力強、波導的彎曲損耗小,有利于制備超小尺寸的器件結(jié)構(gòu)。此外,SOI材料與CMOS工藝兼容,可實現(xiàn)集成光子器件的高密度集成、超小型化、批量化生產(chǎn)。基于SOI材料的光學諧振腔在濾波、光開關(guān)、調(diào)制器、探測器等集成光互連網(wǎng)絡主要部件中具有廣泛應用。然而,基于跑道型諧振腔的電光調(diào)制器相關(guān)研究較少。因此,本文順應硅基集成光互連網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢,針對網(wǎng)絡中的重要功能器件—電光調(diào)制器,開展了基于SOI脊型波導的跑道型諧振腔電光調(diào)制器的相關(guān)研究,充分利

3、用了跑道型諧振腔長耦合區(qū)域的優(yōu)勢,有效提高了調(diào)制器的消光比、調(diào)制深度以及調(diào)制速率等性能。
　　本文利用Rsoft和FDTD仿真軟件對脊型波導的單模態(tài)及光場在跑道型諧振腔內(nèi)的傳輸情況進行了仿真,并分析了跑道型諧振腔的諧振特性以及獨特的模式分離特性,設計了調(diào)制器的光學結(jié)構(gòu)。分析了P-I-N結(jié)的導電機理以及等離子體色散效應,確定了載流子濃度變化與波導折射率系數(shù)變化的相互關(guān)系,并利用SilvicoTCAD軟件對P-I-N結(jié)的I-V特性進行

4、了仿真,確定了基于SOI脊型波導的跑道型諧振腔電光調(diào)制器的電學結(jié)構(gòu)參數(shù)。然后根據(jù)設計的跑道型諧振腔及P-I-N結(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù),結(jié)合MEMS加工工藝,制備出了完整的基于SOI脊型波導的跑道型諧振腔電光調(diào)制器芯片。進行了SOI脊型波導跑道型諧振腔的諧振特性及模式分離特性測試,調(diào)制器的靜態(tài)頻移特性及動態(tài)響應特性測試。通過實驗驗證了制備出的調(diào)制器性能良好,并與同一批加工制備出的環(huán)形諧振腔電光調(diào)制器進行了對比(環(huán)形諧振腔與跑道型諧振腔的周長近似相等)