基于耦合模理論的微環(huán)諧振器模型研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，人們對通信網(wǎng)絡(luò)的容量及速度的要求越來越高，而大規(guī)模集成光學(xué)有望成為未來高容量高速度的通信網(wǎng)絡(luò)的一個重要組成部分。光學(xué)微環(huán)諧振以功能多樣性，結(jié)構(gòu)緊湊性，良好的波長選擇性等特征成為極具潛力的集成光學(xué)基本元器件，同時在其他信息處理和傳感領(lǐng)域也有廣泛地應(yīng)用。另外，材料科學(xué)和平面工藝技術(shù)的發(fā)展也推動了各種結(jié)構(gòu)和功能的微環(huán)諧振器的應(yīng)用與制作方面的研究。為了縮短微環(huán)器件的研究周期，降低研究成本，擁有一套可靠實用的微環(huán)理論模型顯

2、得十分重要。 本論文的主要工作就是對微環(huán)的理論模型進行嘗試性研究，提供了微環(huán)模型的一種研究思路。首先提出了微環(huán)結(jié)構(gòu)的三個模塊，分別為直波導(dǎo)區(qū)域，彎曲波導(dǎo)與直波導(dǎo)的耦合區(qū)，以及彎曲波導(dǎo)區(qū)域。為得到與結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的微環(huán)諧振特性，我們重點分析了后兩個模塊，最后進行綜合得到諧振結(jié)果。 在探索彎曲波導(dǎo)的模場分布時，本論文利用FD法計算高折射率差的彎曲波導(dǎo)，并與相應(yīng)的直波導(dǎo)的模場特性進行對比，得出高折射率差的彎曲可近似成直波導(dǎo)的最小半

3、徑。同時利用解析法分析了弱導(dǎo)性的彎曲波導(dǎo)，當彎曲半徑較小時，大部分能量分布在外包層，且成震蕩形式的輻射場，損耗很大，彎曲波導(dǎo)的芯層幾乎不能進行光場的傳輸。所以對于弱導(dǎo)性微環(huán)要選擇合適的半徑。 在分析直波導(dǎo)和彎曲波導(dǎo)的耦合時，用直波導(dǎo)近似彎曲波導(dǎo)的方法與直波導(dǎo)耦合，解析求解的彎曲波導(dǎo)與直波導(dǎo)耦合兩種方法來分別分析高折射率差與低折射率兩種情況，主要分析了耦合系數(shù)隨坐標|z|的變化，以及不同耦合間距下輸入輸出的耦合比率隨半徑的變化情況