硅基模式轉(zhuǎn)換器件的研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著人們對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸容量和帶寬的需求不斷提升，傳統(tǒng)的集成電路技術(shù)已經(jīng)愈發(fā)不能滿足人們的需求，而全光通信則避免了光電轉(zhuǎn)換過(guò)程中產(chǎn)生的誤碼、噪聲和功耗等問(wèn)題，可以大幅度提高傳輸容量和帶寬，得到了迅速的發(fā)展。硅基光子技術(shù)由于材料本身高折射率差、加工工藝與CMOS兼容等優(yōu)勢(shì)，便于低成本的超大規(guī)模集成光路的批量生產(chǎn)，成為光子學(xué)集成領(lǐng)域人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　在各種硅基光器件中，用于實(shí)現(xiàn)模式轉(zhuǎn)換的器件由于其能夠大大增加波導(dǎo)中傳輸

2、信息的容量而得到了廣泛研究。具體而言，分為高階模式轉(zhuǎn)換和偏振模式轉(zhuǎn)換兩類。其中高階模式轉(zhuǎn)換可以實(shí)現(xiàn)普通光學(xué)延遲線延遲量的倍增，從而增大波導(dǎo)的數(shù)據(jù)緩存能力；而偏振模式轉(zhuǎn)換則解決了硅基器件偏振敏感性的問(wèn)題。
　　基于此，本文通過(guò)理論分析、仿真優(yōu)化和實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了幾種新型結(jié)構(gòu)，具體而言分為以下三個(gè)部分：
　?。?）針對(duì)高階模式轉(zhuǎn)換器件，通過(guò)設(shè)計(jì)不同參數(shù)的非對(duì)稱鋸齒結(jié)構(gòu)變跡光柵，實(shí)現(xiàn)了TE0到TE1和TE1到TE2的高階模式轉(zhuǎn)換，將二者

3、結(jié)合在一個(gè)延遲結(jié)構(gòu)中，通過(guò)多次反向模式轉(zhuǎn)換，將普通光學(xué)延遲線的延遲量提高三倍以上，并以此為基礎(chǔ)提出了實(shí)現(xiàn)更大倍數(shù)延遲量的設(shè)想。
　?。?）針對(duì)基于模式演變的偏振旋轉(zhuǎn)器件進(jìn)行研究，優(yōu)化設(shè)計(jì)出一種前后波導(dǎo)厚度一致且無(wú)尖角的新型偏振旋轉(zhuǎn)器，提高了其可集成性和可加工性，并充分發(fā)揮其大帶寬、高容差的特性，有效實(shí)現(xiàn)了偏振模式轉(zhuǎn)換。
　　（3）針對(duì)基于模式混合的偏振旋轉(zhuǎn)器件進(jìn)行研究，通過(guò)仿真，實(shí)現(xiàn)了一種雙階梯形不對(duì)稱截面的偏振旋轉(zhuǎn)器，該器