面向光互連的硅基片上復用器件的研究.pdf

1、隨著通信技術的發(fā)展，尤其各種智能設備的普及應用，以數據存儲、傳輸、處理為基礎的“大數據時代”對于通信網絡的傳輸提出了更高的要求。集成光學憑借其體積小、低能耗、大帶寬等優(yōu)點，在光互連、光通信等領域獲得越來越多的青睞。尤其硅光子學其同CMOS工藝相兼容的優(yōu)勢，使光集成芯片與電集成芯片的混合集成成為可能，在諸如芯片間、芯片內部采用光互連的技術可突破電互連在帶寬、功耗等方面的瓶頸。
　　為了進一步的拓展片上光互連的帶寬，本文基于硅納米線波

2、導在片上復用技術方面做了一些工作。首先，本文結合耦合模理論對非對稱定向耦合器進行了詳盡的分析，對提出的采用級聯的非對稱定向耦合器結構的模式復用器的設計過程、波長、串擾特性以及工藝容差的影響進行了詳盡的討論。首次在片上實現了超小結構的四模式通道的模式（解）復用器，其串擾低于-20dB，插損小于0.5dB，具有優(yōu)良的性能。
　　其次，結合偏振復用技術本文提出一種同時實現偏振復用和模式復用技術的系統(tǒng)，進一步的增大光鏈路的帶寬，并針對其關

3、鍵器件偏振-模式混合復用器進行了深入的研究。首先對兩種超小結構的偏振分束器——彎曲非對稱定向耦合器型偏振分束器和級聯非對稱定向耦合器型的偏振分束器的設計原理、器件的設計過程進行了分析，并給出了其實驗結果。利用級聯非對稱定向耦合器型的偏振分束器和非對稱定向耦合器設計實現了一個同時實現四個TE模式和四個TM模式復用的八通道的偏振-模式混合（解）復用器，并對其性能、工藝容差進行了詳盡的闡述。實驗結果顯示八個通道的串擾均低于-11dB，同理論分

4、析結果相吻合。在此基礎上，提出一種利用光柵型起偏器的改進方案，將八通道的混合（解）復用器的串擾降低至-18dB以下。
　　再次，結合成熟的波分復用器AWG，提出一種可同時實現波分復用技術和模式復用技術的超大帶寬的64通道波分-模式混合（解）復用器。在此基礎上，提出一種采用雙向AWG設計的改進方案，減小AWG的數量，使其結構更為緊湊，同時也增強了工藝穩(wěn)定性。改進后各通道的串擾約-14dB，為光互連帶寬的提升提供了一種切實可行的解決方