【摘 要】
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可调谐窄带光学滤波器是密集波分复用(DWDM)网络中不可缺少的重要器件之一.窄带、宽频域可调谐以及小型化可兼容集成是其应用于实用化系统的重要指标.半导体光滤波器,尤其是S
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可调谐窄带光学滤波器是密集波分复用(DWDM)网络中不可缺少的重要器件之一.窄带、宽频域可调谐以及小型化可兼容集成是其应用于实用化系统的重要指标.半导体光滤波器,尤其是Si基材料研制的光滤波器,有可能满足实用化光网络系统应用的需求,因而是人们关注的一个重要发展方向.该论文正是围绕可调谐光滤波器的研究开展的.在Si衬底上成功研制了两类宽频域连续可调谐光滤波器,即微光机械(MOEMS)可调谐光滤波器以及F-P腔热光(TO)可调谐光滤波器.低温表面微机械工艺是制作MOEMS器件的核心技术.针对牺牲层、F-P腔长控制,高质量Bragg反射镜(DBR)生长以及应力控制等方面进行了详细的研究,获得了一套具有自主知识产权的、标准化的MOEMS可调谐光滤波器制作工艺.成功研制出MOEMS可调谐光滤波器,中心波长在1.3μm和1.55μm,最大调谐范围达到90nm,是目前国际上报道的最好水平.为简化对复合材料构成的四臂固支梁结构器件的静电分析,建立了等效单层梁模型和一维集总模型,进行了MOEMS器件调谐性能的优化分析,详尽分析了梁结构参数、电极结构以及原始腔长等对调谐系数的影响.模拟结果与实验结果有较好的吻合.建立了腔长起伏的高斯模型与半对称弯曲镜面模型.用传输矩阵数值计算方法分析了腔长随机起伏与镜面弯曲对透射谱的影响.研究发现,前者使透射峰的FWHM展宽,而后者在导致透射峰的非对称性的同时,也会使FWHM展宽.残余压应力过大是导致镜面弯曲的主要原因.利用单晶硅和DBR中非晶硅的热光效应,研制成功两类F-P腔TO可调谐滤波器,中心波长分别为1.3μm和1.55μm,调谐范围分别为23nm和12nm.由于制作工艺简单,可靠性高,F-P腔TO可调谐滤波器具有更好的工艺兼容性.
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