偏心并联微环谐振器的输出特性

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1、万方数据第1章绪论1．1研究微环谐振器的目的和意义当今社会是一个高度信息化，科技度极高的社会，尤其是通信和网络的发展己经彻底的改变了人类的生活，在此之中信息又是其中的重中之重。随着信息技术逐步走向更高的层次，人们对信息技术的需求不再简单的是人与人之间的交流和日常的通信，而是朝着更快速迅捷并包含更多内容的高度信息技术方向发展。在此之际，传统的以电子学和微电子学为理论基础，用电子作为信息载体的通信技术遇到了很大的瓶颈，与此同时，光子技术的出现并日益完善使得光子学已经逐步取代电子学的位置。光子作为高度的信息载体与电子相比，不仅响应速度是电子的数倍乃至数十倍，而且信息的包容量也让电子望尘莫

2、及11J。因此，光子取代电子成为新一代的信息载体，信息技术由电通信转变到光通信已经成为当今社会通信发展的必然趋势。而微环谐振器又在光通信方面具有其独特明显的优势，所以对微环谐振器的理论研究具有极其重要的意义。光通信主要包括三个部分，分别是光纤光缆，光电子器件及光通信设备【2圳。在这三个光通信的主要结构中，光电子器件占主导地位，也是人们目前研究的热点。现在，光电子器件的主要研究正在向微型化，集成化和规模化方向发展【5’71。由微环谐振器制备的光子学器件由于具有结构简单，便于制作和集成性高等优点，已经吸引了国内外通信行业专家及科研工作者的高度重视，对其开展了深入广泛的研究探讨。1．2微

3、环谐振器的国内外发展状况及其应用马尔卡蒂立在1969年首先提出了微环谐振器的概念[81。经过近半个世纪的研究，微环谐振器已经从最初的简单结构和单一功能，向多个元件集成，可以实现多种功能的光学器件发展。光波导器件近几年得到飞速发展，包含中国和北美，欧洲在内的国家都投入了很大的财力物力，使光波导元器件在众多领域得到丰富万方数据黑龙江大学硕士学位论文的应用。这一领域在国内也得到了广泛的研究，吉林大学首先以甲基丙烯酸甲酯一甲基丙烯酸环氧甲酯共聚物作为材料制备了微环谐振滤波器和波分复用器，中科院也详细介绍了利用PMMA，PCZ等聚合物制造的微环谐振器，此外南京大学，中国科学技术大学等单位也都

4、在这个领域做出了突出的贡献。从结构方面来看，由于微环谐振器理论实践在近几年的迅猛发展，利用微环谐振器制备的光学器件的结构也变得越来越灵活多样。光波导微环谐振器由于具有波长选择特性，并且具有非常高的Q值，从而成为目前光通信领域不可或缺的一部分。伴随着科学的发展和制作工艺的提高，研究的重点已经从单个微环谐振器向多环串联，多环并联和多环阵列方向发展，从目前的研究成果可以知道，这种改进的微环谐振器结构可以可以大大的提高微环谐振器的性能。现在，人们己经可以实现将微环谐振器与一些其它的器件进行系统的集成，丰富了微环光学器件的结构，更加的多样化。近几年，微环谐振器的应用领域在不断的扩大，从最开始

5、的分插复用器pj，调频裂101到现在的生物化学传感器【11]，色散补偿器【12

6、，光开关㈣，延时线等【14】。它的功能也不断地被优化，所起到的作用也越来越大。而最近一些科研工作者实现了一种全光非线性耦合，他们是利用两个具有高阶但是环内耦合相对较弱的微环谐振器来实现的，实验结果表明这种结构具有非常高的阈值，其数量级已经可以达到一10dB[15～71。随着研究的深入，制备微环谐振器的材料也在逐渐发生着变化，从最开始的硅族元素例如硅和二氧化硅，到一些玻璃材料，再到最近已经得到验证的近GalnAsP和InP材料。随着科技的发展，制备材料工艺水平的提高，这些与通信相关的半导体光学器件必将得到

7、迅猛的发展。随着人们对通信需求的日益增加，对光波导技术的关注，使得微环谐振器得到很大的发展，微环谐振器作为基础的光波导单元对集成光学的发展和光学器件的制作都起到了至关重要的作用f181。微环谐振器的基本结构是由微米级环形波导与条形波导耦合而成的。环形波导的具有作为光学器件非常好的有点，例如Q值较高，并具有波长选择的特性而且其结构紧凑，占地空间小，对新一代光通信产业万方数据第1章绪论的发展起到了不可代替的作用。近年来普通微环谐振器的性能已经不足以支撑起告诉发展的网络时代，随着人们对通信要求逐步增加，一些研究的工作者们已经致力于如何提高光学器件的性能，所以已经逐步从普通的微环谐振器的研

8、究向多环并串联方向发展。本文提出并阐明了一种新型微环谐振器的结构“偏心并联微环谐振器”。这种结构微环谐振器实在有过个圆环并联的情况下，在外环的内部添加偏心环结构组成。通过模拟发现这种微环结构可以使集成光学元器件的性能很大的提高。1．2。1光波导分差复用器由于在光网络的复用单元中需要对信号进行上传和下载，图卜1是由环形波导和直波导构成的上传，下载滤波器结构示意图。其工作原理是只需要利用两个总线条形波导就实现了对信号的上传和下载功能。图1．2是垂直耦合结构的微环谐振器构成