硅基一維光子晶體波導(dǎo)微腔及其應(yīng)用研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，人們對信息傳輸容量和傳輸速率的要求越來越高，傳統(tǒng)的電互連和電路集成的發(fā)展遇到“瓶頸”，我們急需一種新的互聯(lián)和集成方案。硅基集成光子學(xué)是將各種功能的光電器件集成在硅基平臺上，實現(xiàn)單片集成和片上光互聯(lián)。硅基光集成技術(shù)由于其高速率、低損耗、與CMOS工藝兼容等優(yōu)勢，被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的互連和集成方案。一維光子晶體波導(dǎo)微腔是基于一維光子晶體波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)，它能在納米尺度實現(xiàn)對光子的調(diào)控。由于其具有高Q值、超小模式體積、高集

2、成度等優(yōu)點，硅基一維光子晶體波導(dǎo)微腔被廣泛應(yīng)用于濾波器、調(diào)制器、激光器、光學(xué)傳感器、非線性光學(xué)等領(lǐng)域。
　　本論文對硅基一維光子晶體波導(dǎo)微腔及其應(yīng)用進(jìn)行了一系列理論和實驗上的研究，主要工作內(nèi)容可概括如下：
　?。?）介紹和研究了光波導(dǎo)理論和一維光子晶體波導(dǎo)理論，介紹了一維光子晶體波導(dǎo)微腔，及其幾個重要性能參數(shù)。分析了一維光子晶體微腔的耦合模理論，并介紹了幾種常用的數(shù)值計算方法。
　?。?）設(shè)計了高品質(zhì)因子的硅基一維光子

3、晶體條形波導(dǎo)微腔，對其模場特性、諧振特性和傳輸特性進(jìn)行了理論模擬分析，用于實現(xiàn)通信波段的濾波應(yīng)用。介紹了硅基光器件工藝流程，實驗上工藝制備了微腔器件，實驗測得，諧振波長處能實現(xiàn)高品質(zhì)因子(64,548)和高消光比(16dB)的洛倫茲(Lorentz)濾波譜型。我們還基于一維光子晶體條形波導(dǎo)微腔，在實驗上實現(xiàn)了可調(diào)諧法諾(Fano)濾波譜型。
　?。?）提出了一種基于硅基一維光子晶體狹縫納米梁微腔的光學(xué)傳感器，理論上能實現(xiàn)高品質(zhì)因子