基于微环谐振器的片上光互连研究

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2、师指导Ｋ进行的研究Ｘ作及取树的研究成巧，。据巧所知除了文中特别加臥标注和敛谢的地方夕ｈ，论文中不包含巧他人己经发表或撰乃过的研究成巧，也不包含为获巧屯子科技火学或化它教巧机构的学位或化书而使用过的材料。与巧…同工作的巧志对本研究所做的任何贵献均已化论文中作了明确的说明并农小谢息。作者链名：Ｈ期：兴年＾巧：２口论义使用授权本学位论义作者完全了解化丫科技大学有关保留、使用学位论文的规巧，巧权保留并向国家有关部口或机构送交论义的复印件巧磁盘，允许论文被畜阅和借阅。本人授权电子科技大学可从将学位论义的余部或部分内容编入有关数巧库进巧检索，

3、可采用影印、缩印或扫描等餐制手段保存、汇编学位论文。作（保者密签的学位论文在解密后应邀守此规定）名：＿巧师签名；火４口朔：年＾月分类号密级注1UDC学位论文基于微环谐振器的片上光互连研究（题名和副题名）路环宇（作者姓名）指导教师杨元杰副研究员电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2016.3.1论文答辩日期2016.5.24学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。ResearchonOpticInterconnecti

4、onNetworksonChipBasedonMicroringResonatorsAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:HuanyuLuSupervisor:ProfessorYuanjieYangschool:SchoolofAeronauticsandAstronautics摘要摘要现有的互连网络面对着日益增长信息流量和越来越多的处理端口，其固有的局限性愈发明显。矛盾主要集中在基于电的互连方式在带宽、能耗、

5、抗干扰性等方面难以满足发展需求。另一方面，基于光信号的互连方式近年来已经有了弥补甚至取代电互连的趋势。由于片上光互连在带宽、能耗、抗干扰性等方面有着电互连难以企及的巨大优势，而且能有效结合CMOS技术工艺，已成为突破当前瓶颈的最佳选择。本文主要研究了基于微环谐振器的片上光互连结构，分别从基本元器件的设计和片上光互连网络拓扑结构的优化两个方面进行了阐述。研究内容主要有：（1）系统地归纳总结了片上光互连网络设计的整套流程。从材料的选取到基本串联双环和交叉双环的设计优化，再到网络拓扑结构比较选取，论文都有详细阐述。（2）从串联双环和交叉双环的性能指标入手，通过传输矩阵法推导出了包括场传输

6、特性T、增强因子FE、精细度F和自由频谱范围FSR等参数的表达式，并分析了耦合系数和半径R等对这些参数的影响。论文最终设计出了工作在1550nm通信波段的半径为6.978m，波导宽度200nm，波导间距Gap分别为90nm（环与直波导）和80nm（环与环）的串联双环。同样工作在1550波段的6m大小的交叉双环也完成了设计，其波导宽度为270nm，波导间隙80nm。（3）重点提出了基于串联双环的能实现点对点任意连接的N×N交换网络，并举例说明了4×4网络结构。该设计是通过在谐振器上加工电极来控制的，具有易集成、可大规模互连、使用微环数量少、控制简单等优点。其插入损耗约为2.2dB

7、,消光比大于140dB，FSR约为20nm。每次路由只用控制其中两个环，可大大降低能耗。（4）对基于交叉双环的8×8Benes网络进行了初步研究。利用已有的交叉双环，论文完成了对Benes网络的设计，并对网络基本单元之间的交叉波导进行了优化设计。最后，通过仿真软件对比了常见的互连网络，证明了该设计在功耗和面积方面均有所提高。关键词：微环谐振器，片上光互连，串联双环，交叉双环IABSTRACTABSTRACTInterconnectionnetworksmusttran