硅基摻鉺狹縫波導光放大器的研究.pdf

1、近年來,平面集成光學在光通信系統(tǒng)中顯示出越來越重要的地位。無源光器件技術正日漸成熟并成功商業(yè)化,接下來需要研究的就是可與之集成的光放大器以用來補償元件損耗。摻鉺光纖放大器在長距離光纖通信系統(tǒng)中已得到廣泛應用,該技術同樣可應用于平面波導光放大器,然而當器件尺寸由長距離光纖(典型值為40m)減小到光電集成器件尺寸時,為了獲得同等的光學增益,需要增加摻鉺濃度,事實證明一些在光纖放大器中不重要的物理過程在波導放大器中會非常明顯。因此當前的主要任

2、務是研究光學增益的限制因素并找出最合適的材料和結構。
　　本論文研究了如何設計基于絕緣體上硅(SOI)晶片的摻鉺波導光放大器(EDWA),以及利用硅基狹縫波導結構在低功耗和小尺寸下獲得高增益,主要做了以下工作:
　　(1)基于導波光學和有限元法(FEM)進行光波導光場分布計算,同時提出了將狹縫波導結構的場增強和限制效應應用于EDWA中,以達到低功耗、小尺寸和高增益的目的;
　　(2)給出了EDWA的四級數(shù)值模型,考慮亞

3、穩(wěn)態(tài)的協(xié)同上轉換效應并結合功率傳輸方程,建立了基于龍格-庫塔迭代法的理論計算模型;
　　(3)詳細介紹了如何確定狹縫EDWA的結構參數(shù),并結合實例討論了如何在增益、功耗、閾值、尺寸等方面對器件的各參數(shù)進行總體優(yōu)化。在有相當水平的增益時與普通EDWA相比,狹縫EDWA具有明顯優(yōu)勢,其波導長度由分米降至厘米,閾值功耗下降了近百倍,增益飽和時的功耗下降了幾十倍;
　　(4)進一步探討了結合增益和慢光時光放大效果的改善,提出了慢光增