硅基微环的非线性光学效应及其稳态模型研究

本文主要探讨了一种包含非线性光学效应的硅基微环稳态模型，针对微环谐振器在集成光学中的重要地位，该器件的实际滤波性能会受到输入光功率的显著影响。传统的微环谐振器稳态模型通常只考虑线性光学作用，然而，为了更精确地模拟和理解微环在高功率下的行为，研究者扩展了模型，考虑了反馈波导中光学非线性带来的损耗和相移，以及微环耦合器中由光学非线性引起的耦合比变化。 具体来说，该模型纳入了自相位调制（SPM）、双光子吸收（BPA）和热光效应等非线性效应。自相位调制导致光波的频率响应发生变化，而双光子吸收则涉及两个光子同时被吸收导致能量转换，这在高光强下尤为显著。热光效应则是光子与材料相互作用产生的热量影响器件性能的现象。 论文的核心部分聚焦于双光子吸收和耦合器耦合比改变对微环谐振器陷波深度的影响。陷波深度是指在特定频率下微环共振的强度，其变化反映了微环性能的关键参数。研究发现，随着输入光功率的增加，这些非线性效应不仅引起了谐振谱线的频移，而且显著地改变了耦合器耦合比对陷波深度的控制效果。这意味着在设计和优化微环谐振器时，需要考虑到这些非线性效应，以便实现更好的滤波性能和信号处理能力。 这篇论文通过数值仿真展示了如何通过考虑非线性光学效应来改进硅基微环的稳态模型，并揭示了在高功率光环境下，这些效应对微环性能的重要影响。这对于设计高性能的硅光子电路，如光滤波器、开关和传感器等领域具有重要的理论指导意义。