基于氮化鎵的導(dǎo)模共振濾波器分析研究.pdf

1、導(dǎo)模共振濾波器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小易集成，且展現(xiàn)出窄帶，高衍射效率的濾波效果，近年來(lái)引起了人們的廣泛關(guān)注。而伴隨著半導(dǎo)體材料和微機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，利用導(dǎo)模共振效應(yīng)設(shè)計(jì)基于第三代半導(dǎo)體材料代表氮化鎵的可調(diào)諧光濾波器，對(duì)于促進(jìn)光通信及相關(guān)光學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展變的十分必要。
　　本論文根據(jù)等效介質(zhì)理論和嚴(yán)格耦合波理論，計(jì)算推導(dǎo)了導(dǎo)模共振腔產(chǎn)生共振現(xiàn)象的共振條件。然后以氮化鎵亞波長(zhǎng)光柵為研究對(duì)象，對(duì)反射型導(dǎo)模共振濾波器的理論設(shè)計(jì)和其光學(xué)特性進(jìn)行了

2、研究。首先，詳細(xì)分析了在滿足衍射波與傳導(dǎo)模相位匹配條件下，所設(shè)計(jì)的強(qiáng)調(diào)制、弱調(diào)制、覆蓋型、浮雕型以及三層波導(dǎo)型光柵結(jié)構(gòu)對(duì)共振波長(zhǎng)光譜性質(zhì)的影響。研究表明：對(duì)于高空間頻率波導(dǎo)光柵，調(diào)制系數(shù)影響耦合強(qiáng)度，并對(duì)光譜反射響應(yīng)的衍射效率高低、帶寬寬窄具有調(diào)控作用；光柵與薄膜波導(dǎo)的厚度、位置和數(shù)量能夠?qū)舱穹迮詭鸬讲煌潭鹊囊种谱饔?。此外，還探討了入射模式、光柵厚度和占空比對(duì)導(dǎo)模共振反射濾波的影響。最后，通過(guò)對(duì)等效模型的工作波長(zhǎng)隨光柵周期和入射光

3、角度的變化規(guī)律的分析，設(shè)計(jì)了兩種氮化鎵亞波長(zhǎng)光柵與靜電致動(dòng)器集成的可調(diào)諧光濾波器結(jié)構(gòu)。一種是利用梳狀致動(dòng)器與單層強(qiáng)調(diào)制氮化鎵光柵集成，通過(guò)施加致動(dòng)電壓拉神光柵周期，實(shí)現(xiàn)與光柵周期相匹配的共振波長(zhǎng)位置在552nm-568nm范圍的光柵周期可調(diào)濾波器，其線寬都在3nm以下。另一種利用平板電容致動(dòng)器與帶抗反射層的浮雕型光柵集成，通過(guò)施加致動(dòng)電壓控制入射角角度，實(shí)現(xiàn)共振濾波范圍覆蓋光通信 C波段（1530nm-1565nm），且半峰寬滿足密集波