SOI光波導微環(huán)結構的優(yōu)化設計與加工.pdf

1、光波導是一種新型光傳輸介質，尺寸小于微米量級，是信息技術和納米技術的交叉應用之一，具有較低的傳輸損耗和較強的倏逝場，相關器件已應用在信息通信、工業(yè)控制、生物醫(yī)療、資源調查等各個領域，對人們的生活產生了巨大的影響。作為一種重要的光學元件，光波導微環(huán)結構具有較高的品質因素，良好的濾波特性和光存儲能力，已經廣泛被用來制作濾波器、光開關、傳感器、光陀螺等重要光學器件?；诮^緣體上硅(SOI)的光波導微環(huán)結構不僅具有上述特性，而且還具有與CMOS

2、工藝兼容、適合批量加工生產以及更小的彎曲損耗等優(yōu)點，隨著微加工技術的進一步發(fā)展，可有效滿足光電一體化集成的要求，有利于光波導器件實現低成本化、芯片化，是實現便攜式微環(huán)傳感器、芯片光源等微納光學器件的有效途徑之一。因此，對光波導微環(huán)結構進行深入研究具有重要的科學意義。
　　本文以光波導傳輸理論出發(fā)，研究不同結構的SOI光波導的傳輸模式，包括常見的三層平板光波導、條形光波導、脊形光波導、以及圓形光波導等，建立不同截面的環(huán)形諧振腔傳輸模

3、型，分析光波導諧振微環(huán)工作原理與傳感特性，深入研究微環(huán)結構的主要傳感參數，并依據傳輸模型推導計算公式;利用optiFDTD仿真軟件分析了直波導的模場分布以及微環(huán)結構的半徑、波導寬度、耦合間距等關鍵參數對輸出譜線的影響，通過優(yōu)化設計確定最佳的結構參數;仿真對比了各類型光波導微環(huán)結構在相同結構參數下的靈敏系數、品質因子、測量范圍等傳感特性的變化;然后，根據氫退火光滑工藝理論，建立波導退火結構模型，仿真分析了退火過程對光波導微環(huán)傳感特性的影響