微环谐振器在光信号处理中的应用与优化

"微环谐振器是光波导技术中的重要组成部分，因其独特的优点和广泛的应用前景备受关注。微环谐振器具有低成本、小型化、高集成度、低插入损耗和低串扰的特性，使得它在光通信领域扮演着关键角色。微环谐振器不需要额外的腔面或光栅来实现光反馈，这便于它与其他光电子元件的单片集成，增加了设计的灵活性。 微环谐振器的自由光谱区（FSR）可以通过串联不同半径的微环来增大，进而提高信道容量。通过串联和并联多个微环，可以创建出接近方形的谐振光谱，使光谱响应更加平坦，这对于密集型波分复用系统尤其有利。至今，已经有许多基于不同材料如Si/SiO2、Ta2O5/SiO2、GaAs/AlGaAs、GaInAsP/InP、聚合物等的微环谐振器被研究和报道，包括单环、并联多环、串联多环以及更复杂的阵列结构。 单环微环谐振器是最基础的形式，但它的光谱响应不平坦且非谐振光较强，导致串扰较大。为了解决这些问题，研究人员采用并联或串联多个微环的方式来构建MRR阵列，以实现更平坦的光谱响应和更低的串扰。本章深入探讨了单环MRR以及各种MRR阵列的滤波和波分复用原理，同时提供了关于微环波导和信道波导尺寸、耦合间距、微环半径、半径差等结构参数的优化策略。 章节内容还涵盖了微环谐振器的谐振级数、FSR、微环半径与波长之间的色散关系、输出光谱特性、插入损耗和串扰的详细分析与模拟。这些深入的理论和实验研究为微环谐振器在光学信号处理、滤波、波分复用、开关和调制等领域的应用提供了坚实的基础。"