论文摘要
硅材料作为微电子领域的传统材料,在加工工艺和制作成本上有着其他材料无可比拟的优势。现在许多传统的基于Ⅲ-Ⅴ族材料的电光调制器利用直接电光效应实现了40GHz高速电光调制,但是器件制作成本高,而且与微电子工艺不兼容,而硅基材料是能够做到低成本光电集成的首选材料。本文在湖北省重大自然科学研究基金的资助下,对硅基调制器的理论模型和性能参数做了系统性的分析研究,设计了硅基热光以及电光调制器结构,并对其进行模拟,完成的主要工作有以下几点:（1）基于硅材料的高热光系数,以及在1550波段的透明性,设计了硅基的热光调制器,通过Ansys软件对其导热温度分布,及导热响应速度进行了模拟,并优化了器件的结构参数;（2）根据等离子色散的原理,利用Atlas软件设计了双金属氧化半导体电容型的硅基电光调制器,并对其结构进行优化设计,主要通过研究调制器的调制速度,调制臂的长度,所加的电压之间的关系,调整器件的结构参数;（3）同样是基于等离子色散的原理,利用Atlas软件设计了N-P-N结构的硅基电光调制器,在不同的反向偏压下,pn的耗尽层宽度会有所变化,从而使得硅材料的折射率发生变化,由此对光进行调制,通过改变结构参数,进行了一系列的模拟,并得到一个相对优化的结果。
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