SOI波导电光调制器件中热光效应的关联与优化及其应用研究

为了满足光互联网络、光计算芯片和光学生物传感等应用的需求，高速率SOI波导电光调制器件成为硅光子学的研究热点。目前此类器件功耗较大、热光效应显著，限制了电光器件的实用化发展。为降低功耗、提升性能，必须深入研究与电光效应相关的热学特性。在全面分析这两种效应的物理机制和相互作用的基础上，着重探索和了解伴生热光效应对器件结构中折射率分布和光传播特性等方面的影响，研究出对热光效应进行控制与补偿的方法，从而充分发挥电光效应器件的速率优势，达到提高SOI光波导器件的调制速率和降低开关时间的目的。在我们已成功研制出硅基热光开关阵列的工作基础上，本研究将深入电光器件中的热效应问题，通过优化器件结构和制作工艺尽可能地降低热光效应，同时还引入与发热源相同原理的温度补偿结构和具有平衡热场分布功能的金属电极，使SOI波导电光器件在mW级小功耗下实现10GHz以上的高速率工作，促进硅光子芯片的集成和应用。