用于高速光通信系統(tǒng)的基于絕緣體上硅材料平臺的刻蝕衍射光柵器件.pdf

1、現代社會飛速發(fā)展，人們與互聯網的關系越發(fā)密切，移動通信、大數據、云計算等新興互聯網模式不斷出現，使得通信領域的信息傳輸容量正在以指數的形式增長。無論是以太網系統(tǒng)還是數據中心都對通信的速率和能耗等性能方面提出了更高的要求。而傳統(tǒng)的光收發(fā)模塊和關鍵光電路由器件在尺寸和功耗上都已經不能滿足需求。硅基集成的光子器件以光子為信息載體，不僅具有超高帶寬、超快傳輸速率、抗電磁干擾和低能耗等優(yōu)勢，而且使得超緊湊、高集成度的光子集成器件成為可能。具有波分

2、復用功能的光子器件由于能在單根光波導中同時實現多個波長的多路信號傳輸，是高速光通信系統(tǒng)中非常重要的元件。本論文將主要研究基于絕緣體上硅材料的波分復用器件:刻蝕衍射光柵(EDG，Etched Diffraction Grating)。
　　本文首先詳細地介紹了刻蝕衍射光柵的基本原理，包括它的幾何結構、工作原理和基本特性。給出了刻蝕衍射光柵的設計方法和數值仿真方法。
　　接著，針對高速光通信系統(tǒng)中的全光路由的應用，在硅層厚度為2

3、20 nm的SOI材料上設計制作出了通道間隔為10nm的基于刻蝕衍射光柵的4×4光波長路由器。詳細地分析了刻蝕衍射光柵路由器的設計原理和仿真結果，并且介紹了其制作的關鍵工藝和整體流程;最后給出了器件的測試結果，并對其損耗均勻性問題進行了分析且提出了相關改善方法。
　　然后，設計和制作了通道間隔分別為20 nm和4.5 nm的偏振不敏感的刻蝕衍射光柵，這些器件可用作高速以太網中40/100Gbase-LR4系統(tǒng)的波分復用器。提出了基