基于硅基集成器件的光學時域微分器的研究.pdf

1、隨著光通信技術的發(fā)展，光纖傳輸速率不斷提高，對信號處理速率的要求也不斷提高，全光信號處理方案應運而生。光學時域微分器是全光信號處理中的重要組件之一，是可以直接在光域?qū)π盘栠M行微分運算的光學器件，與電學微分器相比，具有運算速率高、抗電磁干擾、低功耗、體積小等優(yōu)點。另一方面，隨著著集成光路的發(fā)展，光通信技術集成化成為人們追求的目標，而硅基集成芯片取得了越來越多的突破，使其成為今后集成化發(fā)展的必然趨勢。研究基于硅基的光學時域微分器就具有十分重

2、要的意義。
　　本論文主要研究基于絕緣體上硅(silicon-on-isolator,SOI)的馬赫澤德干涉儀(Mach-Zehnder interferometer,MZI)和微環(huán)諧振腔(microring resonator,MRR)的光學時域微分器。本論文的主要內(nèi)容可以概括為以下幾點：
　?。?）分析了光學時域微分器的分類、工作原理和性能指標。光學時域微分器可以按微分表現(xiàn)形式分為光場微分器和光強微分器，按微分階數(shù)分為整

3、數(shù)階微分器和分數(shù)階微分器。光學時域微分器的性能參數(shù)由工作帶寬、能量效率和微分誤差來衡量。
　?。?）研究了基于硅基級聯(lián)MZI和硅基級聯(lián)MRR的一階、二階和三階光場微分器，以及基于單個硅基MZI的同時實現(xiàn)光場微分和光強微分的光學微分器。這兩種微分器的工作帶寬與器件3-dB帶寬密切相關，可以通過優(yōu)化器件參數(shù)來增大工作帶寬。
　?。?）研究了基于硅基MZI和硅基MRR的分數(shù)階微分器，實現(xiàn)了微分階數(shù)連續(xù)可調(diào)的分數(shù)階光學時域微分器。通