硅基微环延时器的理论与实验研究

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1、分类号学号M201172924学校代码10487密级硕士学位论文硅基微环延时器的理论与实验研究学位申请人：冯丽娜学科专业：光学工程指导教师：夏金松教授答辩日期：2014.1.10万方数据ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringTheoreticalandExperimentalResearchonSiliconMicroringDelayLinesCandidate:LinaFengMajor:Opti

2、calEngineeringSupervisor:Prof.JinsongXiaHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论

3、文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要在光学通信领域，信息的传输速度和容量不断增加，为解决光-电-光的数据路由和交换方式中存在的

4、“电子瓶颈”问题，全光网络被人们提出来。该网络利用集成光器件的数据缓存、信号延迟，这样可以避免传统光纤延时线体积大、结构复杂等问题。在诸多材料中，硅作为一种成熟的半导体器件和集成电路材料，同时也是一种重要的光子材料。另外，硅基光子研究中一系列的技术突破使得硅基材料受到越来越多的关注。在各种硅基延时器件中，微环谐振器相对于其他器件，由于其结构简单、易于制作且便于调节，使其成为一个研究热点。由于以上优点，本论文采用硅基微环谐振器作为研究对象。首先利用有效折射率法计算脊型波导有效折射率、用有限元法模拟波导中光场分布及弯曲损耗、以耦合模理论计算耦合系数

5、等参数。之后，本论文利用传输矩阵法研究微环谐振器的光学传递函数并模拟它们的光学传输及延时特性。此外，本论文在zigzag的基础上提出改进方案，设计一种反射式微环谐振器以降低工艺误差对器件性能的影响。最后利用实验室已有条件，采用电子束曝光、反应离子刻蚀等手段，并将Reflow的方法使波导损耗降低一半。本论文，通过条件摸索将Reflow方法引入到几百纳米尺寸的器件制作中，为制备其他高质量的硅基光子器件提供了实验经验。关键词：硅光子学微环谐振器波导损耗I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractInthefieldofopticalcommun

6、ication,thetransmissioncapacityisincreasing.Theadventofall-opticalnetworksmeetstheneedtosolvetheproblemof‘Electronicbottleneck’ofdataruteandexchangeinoptical-electronic-opticalsystem.Applyingintegratedopticaldevicesinall-opticalnetworkstorealizebufferinganddelayofdatacanavoi

7、dtheproblemofbulksizeandcomplicatedstructuresinfibersystems.Siliconasanadvancedmaterialintheindustryofsemiconductordevicesandintegratedcircuitisanimportantopticalmaterialaswell.Meanwhile,theprogressinsiliconphotonicsattractsgrowingattentiontosiliconmaterial.Amongthesiliconde

8、laydevices，microringstandsoutforitssimplestructure，easyfabricationandmodula