分形拓扑结构微环谐振器阵列的慢光特性研究

全光信号处理是实现全光通信网络的技术关键，而光缓存则是其中亟待攻破的重点和难点。慢光效应是目前实现光缓存的热点和关键技术，微环谐振器（简称为微环）以其微纳米量级的尺寸非常适合于大规模单片集成，容易制成各种拓扑结构形式的光子学结构，并逐渐成为实现慢光效应的关键光子学器件。针对目前不断发展的新型拓扑结构，本项目创新性地提出了分形拓扑结构微环阵列，并将重点开展两方面的研究：采用传输矩阵法建立该结构的理论模型，对其慢光及增强特性进行理论研究，并结合模拟退火算法优化慢光特性，采用分段模型法数值求解实际脉冲延迟时间；基于全矢量模式匹配理论和耦合模理论完成硅基分形拓扑结构微环阵列的波导结构设计，并通过光电子微纳制造工艺实现器件制备，最后实验测试其慢光特性。由于自相似结构所引入的局部与整体谐振效应加强将增强慢光特性，因此本项目所探究的分形拓扑结构微环阵列对全光通信网络中的光缓存具有重要的理论与应用价值。

微环谐振器（简称为微环）以其微纳米量级的尺寸非常适合于大规模单片集成，容易制成各种拓扑结构形式的光子学结构，并逐渐成为实现慢光效应的关键光子学器件，本项目创新性地提出了分形拓扑结构微环阵列。基于全矢量模式匹配理论和耦合模理论完成硅基微环波导结构设计，建立新型双微环理论模型并理论分析其延迟特性；采用传输矩阵法建立分形拓扑结构的理论模型，对其慢光及增强特性进行理论研究；比较研究了多信道慢光特性，并提出一种耦合谐振光波导结合串联分形拓扑结构微环阵列的多信道延迟均衡结构；最后还拓展研究了光纤法珀微腔等光纤器件及其传感特性。