集成光波導(dǎo)微環(huán)諧振腔的電光調(diào)制特性研究.pdf

1、隨著集成光學(xué)的快速發(fā)展，硅基片上SOI器件的現(xiàn)代SoC（SystemonChip）系統(tǒng)芯片技術(shù)成為了未來(lái)光通信與光集成發(fā)展的主流方向。由于SoC片上系統(tǒng)器件在光處理、光計(jì)算、光傳輸和光控制等各種光學(xué)物理特性上應(yīng)用的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，成為了國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界廣泛研究的熱點(diǎn)。而目前制約其發(fā)展的主要瓶頸問(wèn)題就是集成性。而高品質(zhì)的硅基SOI(Silicon-on-insulator)材料,由于其材料層間較高的折射率差、通信波段的透明傳輸以及制作工藝與CMOS

2、工藝完全兼容等優(yōu)點(diǎn)以至于可很大程度上降低芯片器件尺寸和提高芯片的集成密度來(lái)實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)的光電互聯(lián)和光電集成，從而成為目前SoC片上芯片集成中分立部件制備的首選。SOI硅基光波導(dǎo)諧振腔作為集成光學(xué)的主要部件，其主要可用于濾波、光開(kāi)關(guān)、調(diào)制器、探測(cè)器等，而隨著半導(dǎo)體物理學(xué)、量子力學(xué)等對(duì)硅材料半導(dǎo)體電光效應(yīng)的進(jìn)一步解釋?zhuān)芯縎OI波導(dǎo)諧振腔的電光調(diào)制器成為了追捧的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。利用硅電光效應(yīng)制備的SOI微環(huán)諧振腔光調(diào)制器主要是通過(guò)硅材料光電效

3、應(yīng)產(chǎn)生波導(dǎo)折射率的改變，從而實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的調(diào)制或切換，其克服了熱光效應(yīng)型調(diào)制器受熱擴(kuò)散和散熱的限制，突破了與聲光型器件相同特征的響應(yīng)速度較慢等問(wèn)題，具有超高速調(diào)制的優(yōu)勢(shì)，成為制作高速光調(diào)制器和光開(kāi)關(guān)的首選方案。所以，研究基于SOI波導(dǎo)諧振腔的電光特性調(diào)制器件成為現(xiàn)代SoC芯片器件實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。
　　本文主要立足于以SOI光波導(dǎo)微環(huán)諧振腔電光調(diào)制器為目標(biāo)，采用FDTD以及Rsoft對(duì)波導(dǎo)的單模性、高光局域性以及諧振特性進(jìn)行了仿真分析，在

4、此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)、制備出了條形和脊型納米光波導(dǎo)諧振腔，然后對(duì)制備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化后處理，并對(duì)半徑15mm的波導(dǎo)諧振腔進(jìn)行了彎曲損耗測(cè)試，其優(yōu)化后的損耗值為0.01090.0001/dBturn±，Q值仍可保持在在104以上，從而可滿足研究調(diào)制特性與制備調(diào)制器件的諧振腔基本參數(shù)要求。然后通過(guò)Sentaurus、SRIM2008對(duì)二極管特性以及離子注入形成P-N結(jié)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了仿真、分析與計(jì)算，最終確定其詳細(xì)的數(shù)據(jù)參數(shù)等。最后以分析的結(jié)果采用標(biāo)準(zhǔn)