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基于SOI级联双环的耦合谐振腔诱导透明效应的研究

作　者: 王永华
导　师: 薛晨阳
学　校: 中北大学
专　业: 物理电子学
关键词: 集成光学耦合谐振腔诱导透明效应 SOI 微环谐振腔
分类号: TN629.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

随着硅基光电子学的迅速的发展,应用光信号代替电信号作为信息的载体越来越受到关注,而硅基光电子器件凭借其成本低、工艺兼容性好、微纳光学特性良好等优点,是集成光学中最有潜力的材料平台,因此它成为了国内外研究的热点。而基于SOI的环形谐振腔结构具有结构微小、系统稳定、相互干扰度低、品质因数高等优势,已经成为硅基光子器件中重要的基础原件,在很多领域都可以应用。最近一种在光学谐振腔中实现类电磁诱导透明效应成为研究热点,但大多数研究都是基于二氧化硅微球谐振腔腔,玻璃微盘谐振腔,光纤谐振腔等,在硅基微环谐振腔上实现这种效应的研究不多。本文主要分析了谐振腔耦合诱导透明效应的实现条件,参数控制,然后在SOI基片上利用高精度电子束光刻和感应耦合等离子体刻蚀等工艺进行了波导微环结构的设计加工,最后利用光栅垂直耦合的方式进行了光纤与芯片的耦合对接,在并联双环谐振腔结构中观察到了诱导透明效应,并且分析了两环间不同间距对类电磁诱导透明效应的影响。工艺中单环Q值达到5.1×104,类电磁诱导透明效应的透明峰的带宽约为500MHz。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-15
  1.1 基于SOI材料集成光学的发展  8-9
  1.2 耦合谐振腔诱导透明效应的国内外研究现状  9-13
  1.3 本文的主要研究内容以及创新点  13-15
第二章基于SOI微环谐振腔的特性分析  15-22
  2.1 倏逝波的耦合原理  15-16
  2.2 微环谐振腔的关键参数  16-19
    2.2.1 谐振波长和谐振频率  16-17
    2.2.2 自由波谱范围  17-18
    2.2.3 品质因数Q和精细度F  18-19
  2.3 微环谐振腔的传输特性分析  19-21
  2.4 本章小结  21-22
第三章谐振腔耦合诱导透明效应原理分析  22-31
  3.1 双环耦合谐振腔诱导透明效应的产生机理  22-25
  3.2 双环耦合谐振腔系统各参数对透明峰的影响  25-30
    3.2.1 两环的传输系数对CRIT的影响  25-27
    3.2.2 两环的透射系数对CRIT的影响  27-29
    3.2.3 环周长对CRIT的影响  29-30
  3.3 本章小结  30-31
第四章耦合谐振腔诱导透明效应结构的设计与加工  31-46
  4.1 SOI材料的制备  31-33
    4.1.1 智能剥离技术  31-32
    4.1.2 硅片键合及背面腐蚀技术  32-33
  4.2 关键制备工艺介绍  33-41
    4.2.1 电子束光刻  33-38
    4.2.2 磁控溅射  38
    4.2.3 ICP刻蚀工艺  38-40
    4.2.4 退火处理  40-41
  4.3 双环谐振腔结构的制备  41-45
  4.4 本章小结  45-46
第五章实验测试与分析  46-52
  5.1 垂直光栅耦合  46-47
  5.2 实验平台搭建  47-48
  5.3 CRIT结构的测试与分析  48-51
  5.4 本章小结  51-52
第六章总结与展望  52-54
  6.1 工作总结  52-53
  6.2 工作展望  53-54
参考文献  54-57
攻读硕士学位期间的研究成果  57-58
致谢  58-59

基于SOI级联双环的耦合谐振腔诱导透明效应的研究

内容摘要

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