基于硅基集成器件的光學(xué)時(shí)域微分器的研究.pdf

1、隨著光通信技術(shù)的發(fā)展，光纖傳輸速率不斷提高，對(duì)信號(hào)處理速率的要求也不斷提高，全光信號(hào)處理方案應(yīng)運(yùn)而生。光學(xué)時(shí)域微分器是全光信號(hào)處理中的重要組件之一，是可以直接在光域?qū)π盘?hào)進(jìn)行微分運(yùn)算的光學(xué)器件，與電學(xué)微分器相比，具有運(yùn)算速率高、抗電磁干擾、低功耗、體積小等優(yōu)點(diǎn)。另一方面，隨著著集成光路的發(fā)展，光通信技術(shù)集成化成為人們追求的目標(biāo)，而硅基集成芯片取得了越來(lái)越多的突破，使其成為今后集成化發(fā)展的必然趨勢(shì)。研究基于硅基的光學(xué)時(shí)域微分器就具有十分重

2、要的意義。
　　本論文主要研究基于絕緣體上硅(silicon-on-isolator,SOI)的馬赫澤德干涉儀(Mach-Zehnder interferometer,MZI)和微環(huán)諧振腔(microring resonator,MRR)的光學(xué)時(shí)域微分器。本論文的主要內(nèi)容可以概括為以下幾點(diǎn)：
　　（1）分析了光學(xué)時(shí)域微分器的分類、工作原理和性能指標(biāo)。光學(xué)時(shí)域微分器可以按微分表現(xiàn)形式分為光場(chǎng)微分器和光強(qiáng)微分器，按微分階數(shù)分為整

3、數(shù)階微分器和分?jǐn)?shù)階微分器。光學(xué)時(shí)域微分器的性能參數(shù)由工作帶寬、能量效率和微分誤差來(lái)衡量。
　?。?）研究了基于硅基級(jí)聯(lián)MZI和硅基級(jí)聯(lián)MRR的一階、二階和三階光場(chǎng)微分器，以及基于單個(gè)硅基MZI的同時(shí)實(shí)現(xiàn)光場(chǎng)微分和光強(qiáng)微分的光學(xué)微分器。這兩種微分器的工作帶寬與器件3-dB帶寬密切相關(guān)，可以通過(guò)優(yōu)化器件參數(shù)來(lái)增大工作帶寬。
　?。?）研究了基于硅基MZI和硅基MRR的分?jǐn)?shù)階微分器，實(shí)現(xiàn)了微分階數(shù)連續(xù)可調(diào)的分?jǐn)?shù)階光學(xué)時(shí)域微分器。通