光子集成中的MMI型環(huán)形波導諧振腔的特性分析及結構設計.pdf

1、本論文工作是圍繞國家“973”計劃項目“新一代通信光電子集成器件及光纖的重要結構工藝創(chuàng)新與基礎研究”(項目編號：2003CB3 14900)展開的。 光子集成器件相對于分立器件具有尺寸小、成本低、性能優(yōu)越和可靠性高等諸多優(yōu)點，已成為光通信和光電子領域科學家關注的研究熱點。光子集成技術的進步一方面依賴于半導體工藝水平的提高，另一方面則需要新結構器件的提出及運用。環(huán)形波導諧振腔具有尺寸小，結構簡單，利于集成，可實現(xiàn)功能多等優(yōu)點，在未

2、來高密度、大規(guī)模的光子集成器件中有很好的應用前景。 本文對多模干涉(MMI)型環(huán)形波導諧振腔的特性進行了詳細的理論分析，設計出了InP/InGaAsP多層結構的MMI型環(huán)形波導諧振腔，并初步摸索了它的制備工藝。論文的主要工作內容如下： 1．系統(tǒng)總結了目前主要的光子集成技術，介紹了環(huán)形波導諧振腔的原理、性能指標及其在光子集成器件中的應用，闡述了多模干涉(MMI)結構的原理與應用； 2．在傳統(tǒng)傳輸矩陣分析法的基礎上引

3、入MMI耦合器的功率損耗系數，分別推導出單環(huán)與串聯(lián)雙環(huán)的傳輸函數的通用公式，并討論了環(huán)形波導的傳輸損耗系數、等效折射率、MMI耦合器的損耗系數、耦合系數與環(huán)形波導半徑等參數對輸出頻譜特性的影響； 3．設計MMI型環(huán)形諧振腔的外延層及波導結構并進行分析，滿足了波導的單模傳輸、低偏振以及與單模光纖的高效耦合的要求，同時，對MMI耦合器進行設計以獲得自由分光比，并對多種設計方法進行分析與比較； 4．對設計的器件進行濕法刻蝕試驗