基于微環(huán)諧振器陣列的濾波特性研究.pdf

1、隨著信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的微電子技術(shù)已經(jīng)無法滿足信息產(chǎn)業(yè)對高帶寬容量及靈活帶寬分配的迫切要求。硅基集成光學(xué)把微電子技術(shù)和光電子技術(shù)結(jié)合起來，將具有較寬帶寬的光器件集成到IC芯片上，共同發(fā)揮兩者的優(yōu)勢。微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)緊湊，易與其他元件組合構(gòu)成新型功能器件，現(xiàn)已成為硅基集成光學(xué)的研究熱點(diǎn)。
　　本論文通過研究并聯(lián)微環(huán)陣列與改進(jìn)型微環(huán)陣列的濾波特性，設(shè)計(jì)了具有優(yōu)良濾波性能的光學(xué)器件。根據(jù)并聯(lián)微環(huán)陣列的諧振器頻帶與疊加頻帶的濾波特性，

2、獲得具有高形狀因子的密集波分復(fù)用器和可實(shí)現(xiàn)多種帶寬比的交錯濾波器?；诟倪M(jìn)型微環(huán)陣列，研究了實(shí)現(xiàn)動態(tài)調(diào)諧濾波信道的方法，并仿真分析了可調(diào)諧的密集波分復(fù)用器。主要完成的工作如下:
　　(1)以微環(huán)諧振器工作原理為基礎(chǔ)，利用傳輸矩陣法，建立全通型微環(huán)結(jié)構(gòu)、分插型微環(huán)結(jié)構(gòu)及串聯(lián)雙微環(huán)結(jié)構(gòu)的仿真模型，并對三種基本結(jié)構(gòu)的輸出頻譜進(jìn)行仿真研究。主要研究了全通型微環(huán)在欠耦合、臨界耦合和過耦合三種耦合狀態(tài)下的幅度響應(yīng)、相位響應(yīng)和群延時(shí)響應(yīng)。對于分

3、插型微環(huán)結(jié)構(gòu)及串聯(lián)雙微環(huán)結(jié)構(gòu)，研究了傳輸耦合系數(shù)對輸出頻譜濾波特性的影響。
　　(2)利用傳輸矩陣法對并聯(lián)微環(huán)陣列的輸出函數(shù)進(jìn)行建模，采用Matlab仿真工具對輸出頻譜強(qiáng)度進(jìn)行分析。設(shè)置微環(huán)間距與微環(huán)周長比值分別為0.25和0.5，研究諧振器頻帶和疊加頻帶的濾波特性。通過優(yōu)化傳輸耦合系數(shù)、系統(tǒng)折射率、微環(huán)半徑及損耗系數(shù)，獲得了形狀因子超過0.85，阻帶串?dāng)_小于-25dB的諧振器頻帶。通過級聯(lián)四個并聯(lián)微環(huán)陣列，實(shí)現(xiàn)1×4密集波分復(fù)用

4、器。依據(jù)疊加頻帶的周期性特性，研究了實(shí)現(xiàn)多種帶寬比的交錯濾波器的方案，仿真模擬了四種不同帶寬比的輸出頻譜，其下載端和直通端帶寬比分別為1∶1、1∶2、1∶3和1∶4。
　　(3)為了使并聯(lián)微環(huán)陣列的濾波信道可以靈活切換和路由，研究了改進(jìn)型微環(huán)陣列，并研究其濾波信道的切換和路由方法。設(shè)計(jì)了路由器和密集波分復(fù)用器，通過控制其發(fā)生耦合諧振誘導(dǎo)透明效應(yīng)的相干距離，可以靈活切換兩種器件的濾波信道。通過改變微環(huán)的折射率或在波導(dǎo)上添加附加相移單