【热光可调非晶硅薄膜滤波器】 热光可调非晶硅薄膜滤波器是光网络中波分复用(WDM)系统的关键组件,尤其在法布里-珀罗(F-P)结构的滤波器中,其应用广泛。这种滤波器具有结构简洁、损耗低、稳定性能好、配置灵活性高以及易于与其他光电子器件集成的优势。本研究深入探讨了热光可调谐薄膜滤波器的构造及其基于非晶硅薄膜的光学特性。 **滤波器设计与非晶硅薄膜** 研究内容包括设计F-P窄带单通道非晶硅薄膜滤波器。通过分析非晶硅薄膜的折射率和热光系数与滤波器透射率的关系,发现折射率差越大,多层介质薄膜的反射率越高,滤波器的半波宽越小,这意味着滤波器的频率选择性更佳。同时,F-P腔中的热光系数增加,滤波器的调谐范围也随之扩大,这为优化滤波器性能提供了理论指导。 **非晶硅光学性质** 非晶硅的折射率和热光系数是决定滤波器性能的重要因素。研究中提出了修正后的克修斯-莫索提方程,以考虑非晶硅与晶体硅结构的不同以及非晶硅组成的多样性。建立的有效折射率模型揭示了非晶硅有效折射率与其薄膜组成成分的极化率之间的关系。 **PECVD制备工艺** 等离子体增强化学气相沉积(PECVD)是制备非晶硅薄膜的常用方法。在理解PECVD原理和非晶硅成膜机理的基础上,通过麦克斯韦分子运动论构建了PECVD反应腔内的等离子运动模型,从而建立了工艺参数(如气体温度、压强和衬底温度)与非晶硅薄膜中各成分含量的关系,进一步推导出非晶硅薄膜有效折射率与工艺参数的关系,这对实际的F-P薄膜滤波器制造提供了理论支持。 **非晶硅热光系数测量** 鉴于目前非晶硅热光系数研究的局限性,研究提出了一种新的测量方法。运用量子理论分析非晶硅的物理性质,建立了非晶硅禁带宽度与混乱度和测量温度的函数关系,并将此引入Forouhi-Bloomer非晶折射率模型,得到折射率随温度和波长变化的函数。通过对函数求温度偏导,得到了非晶硅薄膜的热光系数计算公式,实测结果与文献报道的数据相符。 **关键词:** - 法布里-珀罗薄膜滤波器:一种利用干涉原理实现特定频段过滤的光学器件。 - 非晶硅薄膜:由非晶态硅构成的薄膜材料,具有独特的光学和电学性质。 - 折射率:衡量光在不同介质中传播速度的物理量,决定了光的折射和反射行为。 - 热光系数:材料折射率随温度变化的速率,影响滤波器的调谐性能。 - PECVD:利用等离子体增强的化学反应在基底上沉积薄膜的技术,常用于非晶硅薄膜的制备。 这项研究不仅对热光可调非晶硅薄膜滤波器的结构设计和光学特性进行了深入研究,还探索了非晶硅薄膜的制备工艺和热光系数的测量新方法,为优化和应用此类滤波器提供了理论基础和技术指导。
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