1、可重構上下路復用器(ROADM)具有成本低、靈活性強、可靠性高等優(yōu)點，已廣泛用于城域核心環(huán)網及其邊緣節(jié)點中，且將用于光纖到桌面/戶/樓/路邊(FTTx)接入網中。微環(huán)結構是實現小型化、多功能RoADM的最佳方案之一。基于高折射率差絕緣硅(SOI)構成的亞微米光波導，具有光波限制作用強、傳輸損耗低、易實現光子集成等優(yōu)點。本文面向ROADM城域網以及各類接入網的需求，建立了微環(huán)濾波器數值分析模型，提出并設計了SOI微環(huán)濾波器及其相應的二極管

2、(p-i-n)電致可調結構、新型ROADM模塊等，研制了SOI微環(huán)濾波器及ROADM芯片，具有重要的理論與實際意義。
　　 第二章建立了單微環(huán)四端口濾波器中光波與光信號傳輸理論模型。推導并得出非平行耦合波導分段耦合模方程，給出了分區(qū)耦合系數表達式，模擬分析了單微環(huán)四端口濾波器耦合系數隨耦合段縱向變化的情況及其下路/輸出端的頻譜。在此基礎上，建立了光信號在濾波器中傳輸的時域有限差分-時頻轉換(FDTD-TFT)分析模型，獲得了高速

3、光脈沖在其中傳輸時的演變與下路端口眼圖。該法解決了傳統(tǒng)FDTD法占用內存大、計算耗時的問題，為分析與設計微環(huán)濾波器提供了強有力的工具。
　　 第三章從獲取微環(huán)濾波器優(yōu)異譜線、提高光脈沖在其中傳輸性能的角度出發(fā)，提出了內嵌微盤型微環(huán)濾波器結構，研究了該結構頻率響應與微盤直徑、盤環(huán)間距及盤間間距的關系?；贔DTD-TFT法，仿真分析且比較了該結構與單、串聯、陣列微環(huán)濾波器結構的性能，結果表明該結構可大大抑制光脈沖的時延抖動，而單微

4、環(huán)濾波器不能滿足ITUT標準。設計了雙向、任意向陣列微環(huán)濾波器結構及4×4、8×8網格型微環(huán)濾波器結構，仿真獲得了光信號在各種結構中傳輸路徑和傳輸率，證明了設計結構的合理性，可實現光信號高效靈活且無阻塞傳輸，為研制ROADM模塊奠定了基礎。
　　 第四章針對內嵌微盤型微環(huán)濾波器結構，基于等離子色散調制效應，建立了硅二極管載流子色散模型，提出并設計了內嵌多盤圓形-雙扇、內嵌4微盤齒輪形-雙扇和雙半圓-雙扇電極結構?；赟ilvac

5、o軟件，分別仿真分析了這些結構中關鍵剖面處在N、P區(qū)摻雜濃度均為le20cm-3和N、P區(qū)分別為le20cm3，2e19cm-3時的電流-電壓特性以及載流子濃度變化狀況，得出波長偏移量。將這些電極結構直接用于4×4、8×8網格型微環(huán)濾波器中，設計了可電調諧的ROADM模塊。
　　 第五章重點討論了研制SOI ROADM平面光波光路(PLC)芯片的CMOS工藝、流程與步驟?；赟OI單模波導以及直波導/微環(huán)/微盤間亞微米尺寸，詳細

6、討論了制作SOIROADM-PLC芯片的主要步驟及關鍵工藝參數，分析比較了采用電子束直接刻寫(Ebeam)與干法刻蝕的質量。經過多次試驗，在0.5μm工藝線上成功地獲得寬度和間距都為0.3μm的波導與微環(huán)圖形，在4”SOI晶片上研制出微環(huán)濾波器、ROADM系列芯片。最后對此次設計的12組微環(huán)濾波器陣列、ROADM模塊芯片進行了說明，給出了6層相位掩模版設計圖形及芯片實物照片，核實了關鍵部位的尺寸。
　　 第六章基于實驗室的PLC