Modelovanje i dizajn optičkih rezonatora u integrisanoj silicijumskoj tehnologiji

Abstract

Optički sistemi prenosa preuzimaju primat u telekomunikacijama, zahvaljujući sve većoj brzini prenosa signala, većem propusnom opsegu i mogućnostima koje imaju tehnike multipleksiranja. Na prostiranje svetlosti kroz gusto integrisane fotonske komponente ključnu ulogu imaju dimenzije i oblici talasovoda, kao i vrsta materijala od kog su napravljeni. Od načina prostiranja i specifičnosti fizičkih procesa će zavisiti i funcionalnost svake integrisane komponente, te je neophodno proučiti sve aspekte procesa i parametre koji na njih utiču. U okviru ove disertacije opisano je prostiranje elektromagnetskih talasa u fotonskim komponentama sa osvrtom na rebraste talasovode, pravolinijske i zakrivljene, kao i direkcione sprežnjake, što čini strukturu optičkog rezonatora. Objašnjeni su modeli koji opisuju fizičke procese u rezonatoru, sa posebnim naglaskom na teoriju spregnutih modova (CMT, Coupled Mode Theory). Dat je i kratak osvrt na silicijumske optičke strukture i proces izrade integrisanih silicijumskih rezonatora...

Optical systems are becoming more and more important in the field of telecommunications, due to their higher transportation speed, greater bandwidth and multiplexing techniques possibilities. Dimensions and shapes of waveguides play a major role in the physical aspect of light propagation through integrated photonic devices. Functionality of each integrated component depends on light propagation and specificity of physical processes. That is why it is necessary to examine all the aspects of propagation process and parameters that affect it. In this thesis, the propagation of electromagnetic waves in photonic components is described, especially in straight and curved rib waveguides and directional couplers, which represents the main structure of optical resonators. Models which describe physical processes in an optical resonator are fully explained, with special attention is devoted to Coupled Mode Theory (CMT). A short insight to silicon optical structures is given, as well as a description of integrated silicon resonator’s manufacturing process...