基于微谐振腔和可调延迟线的集成光学滤波器研究

摘要

硅基光学滤波器是光通信网络中重要的光子元器件。光滤波器在光通信网络的信道选择、高速传输等方面都有重要作用。硅基微环常被用于可调滤波器，本文提出了一种新型微环结构，该结构可以改善光滤波器性能。此外，本文还提出了一种基于多级延迟线的可重构滤波器，该滤波器有较强的灵活性和较大的带宽可调范围。
　　文章首先提出了一种渐变微环谐振腔结构。该谐振腔介于微环和微盘之间，既保留了微盘高Q值的良好特性，又有微环少模谐振的特性。我们基于耦合模式理论建立了器件模型。为了得到高Q值、高消光比的谐振，微腔的耦合衰减和本征衰减应该较低且接近。耦合衰减主要取决于直通波导与微环在耦合点模式的有效折射率。本征衰减主要取决于微环波导从较窄部分过渡到较宽部分的平滑程度。对谐振腔进行优化后，我们得到了拥有两个模式并且其中一个模式拥有较高的Q值的传输谱。
　　文章又提出了一种基于多级级联延迟干涉结构的可重构光学滤波器，该滤波器可实现滤波带宽的调节。该级联干涉原理可以分为两类：一类是单次延迟干涉结构。是通过级联增加延迟量，实现了滤波周期和带宽的调节；另一类是多次延迟干涉结构。是通过改变级联级数以及光开关的分光比来实现滤波周期的带宽可调。本文采用了传输矩阵的方法建立了该延迟干涉滤波器的模型并进行了模拟仿真。二次和三次延迟干涉测试结果表明，阻带滤波带宽变化大于1/3个滤波周期。

目录

声明

第一章 绪论

1.1硅基光子学的发展

1.2硅基可重构滤波器的实现及挑战

1.3论文创新点及结构安排

第二章 微环谐振原理与新型微腔结构

2.1硅基微纳光波导

2.2微环谐振腔

2.3新型微腔结构

2.4本章小结

第三章 基于MZI的新型可重构光滤波器设计与实现

3.1引言

3.2可重构光滤波器原理与实现

3.3版图设计与加工

3.4仿真与实验测试

3.5本章小结

第四章 总结和展望

4.1工作总结

4.2主要创新点

4.3研究展望

参考文献

附录1

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文