基于等離子體色散效應(yīng)的硅基光調(diào)制器的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、光調(diào)制器是光通信網(wǎng)絡(luò)中的核心元件?，F(xiàn)在廣泛應(yīng)用的光調(diào)制器大多采用LiNbO3或Ⅲ-V族化合物半導(dǎo)體材料制作，制作成本高且與傳統(tǒng)的微電子制作工藝不兼容。以硅材料為基礎(chǔ)的CMOS工藝非常成熟，若能實(shí)現(xiàn)硅基光調(diào)制器將大大降低器件成本，且能與其他光-電子器件實(shí)現(xiàn)單片集成。至今，硅基光調(diào)制器得到了大量研究，帶寬已從MHz發(fā)展到了GHz。然而，器件的一些性能，如調(diào)制速度和調(diào)制效率等，仍需要進(jìn)一步提高。本文利用硅材料的等離子體色散效應(yīng)，優(yōu)化設(shè)計(jì)一類馬

2、赫-曾德爾高速硅光調(diào)制器結(jié)構(gòu)。
　　論文首先綜述了硅基光調(diào)制器的研究現(xiàn)狀，接著描述了其特性參數(shù)及設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)，其后分析研究了硅基脊形波導(dǎo)，對(duì)其作為等離子色散效應(yīng)硅基光調(diào)制器的傳輸光波導(dǎo)時(shí)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，得出了優(yōu)化結(jié)果，總結(jié)了設(shè)計(jì)該類波導(dǎo)的一般步驟。
　　優(yōu)化設(shè)計(jì)了基于載流子耗盡的p-n-p結(jié)構(gòu)的硅基光調(diào)制器，使用ATLAS軟件進(jìn)行了仿真研究，結(jié)果表明與傳統(tǒng)p-n結(jié)構(gòu)的硅基光調(diào)制器相比，調(diào)制效率提升了1倍；提出并設(shè)計(jì)了基

3、于載流子耗盡的多耗盡層結(jié)構(gòu)的硅基光調(diào)制器，仿真表明調(diào)制器外加反向工作電壓時(shí)，脊波導(dǎo)內(nèi)部近似全部耗盡，調(diào)制器的調(diào)制效率提升了3倍以上；從光傳輸方向設(shè)計(jì)了p-i-n結(jié)構(gòu)的硅基光調(diào)制器，研究表明該調(diào)制器可以同時(shí)兼顧調(diào)制器的調(diào)制速度和調(diào)制效率。
　　電極設(shè)計(jì)是制作硅基光調(diào)制器的關(guān)鍵一環(huán)。本文利用IE3D軟件分別對(duì)常用的共面波導(dǎo)(CPW)電極和共面帶線(CPS)電極進(jìn)行了模擬計(jì)算和優(yōu)化研究，推導(dǎo)了微波電信號(hào)的有效折射率公式，結(jié)合電極阻抗匹配