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随着信息技术的迅速发展,大容量、高速率的信息传输处理能力已成为信息网络的迫切需求。用光子载体替代电子载体实现高速互连,以光子技术或光电子技术替代微电子技术,发展光集成技术或光电子集成技术,将把信息技术推向一个全新的阶段。本论文研究工作主要围绕任晓敏教授担任首席科学家的国家重点基础研究发展规划（973计划）项目（No:2003CB314900）以及课题组承担的国家自然科学基金重点项目（No:90601002）、国家863计划项目（No:2003AA31g050、2003AA312020、2006AA032416、2007AA032418）、国际科技合作重点项目计划项目（No:2006DFB11110）展开。针对WDM系统中集成解复用接收器件及应用于其中的功能微结构进行了研究。制备了两种弧形微结构,初步探讨了弧形微结构在光探测器的应用;设计了几种基于微环谐振腔的光器件,并进行了比较详细的理论分析;对基于InGaNAs新材料的GaAs基单片集成长波长“一镜斜置三镜腔”光探测器进行了理论和实验上的初步研究。取得了以下主要研究成果:1.首次制备了两种弧形微结构:一种为空气隙型弧形微结构;另一种为实体弧形微结构。空气隙型弧形微结构是利用相邻两层半导体材料之间的晶格差异产生的切向应力来实现弧形结构。这种结构具有制作工艺简单的优点,但是空气隙型弧形微结构的接触倾角变化范围和曲率半径不具备完全可控性。实体弧形微结构采用本课题组独创的可控自推移动态掩膜湿法刻蚀技术制备,这种结构可以完全解决空气隙型弧形微结构中的可控性问题。通过调整腐蚀液中某几种组分的始末溶液浓度以及滴定溶液的滴定速度,可以完全的控制弧形微结构的角度变化范围和曲率半径。基于我们制备出的弧形微结构,初步探讨了弧形微结构在光探测器中的应用。2.设计了一种由三个微环谐振腔构成的波导反射镜,其中三个微环谐振腔呈“品”字形分布。采用传输矩阵方法,对该反射镜的反射光谱进行了分析,得到了解析表达式。分析结果表明由于耦合谐振腔的模式分裂,这种波导反射镜的反射光谱存在多峰结构,并且反射光谱中可以产生极窄的透射峰（FWHM～0.02nm）,这种透射峰是三个微环谐振腔内的场相互干涉产生的耦合谐振诱导透射现象。这种极窄的透射峰有可能应用于需要极窄光谱的场合。当微环谐振腔之间的耦合系数κ和直波导与微环谐振腔之间的耦合系数κin满足一定条件时,可以得到平顶响应的反射谱,并获得实现平顶响应时κ和κin之间的函数关系。3.由于耦合微环谐振腔光波导（Coupled Microring ResonatorOptical Waveguide,CMROW）中包含的微环谐振腔的数目是有限的,因而导致了在透射谱和群时延谱中存在严重的震荡现象,这种震荡现象被称为CMROW的有限尺寸效应。我们对CMROW中的有限尺寸效应问题进行了研究。通过对称优化CMROW两端微环谐振腔之间的耦合系数,可以有效地抑制有限尺寸效应,从而获得了良好的平顶陡边透射谱和平坦的群时延谱。采用数值方法分别得到了弱耦合和强耦合情况下的优化交叉耦合系数,并得到了优化交叉耦合系数的拟合公式。该公式对制备实际的具有平坦透射谱和群时延谱的CMROW具有指导意义。4.提出了一种由不同尺寸微环谐振腔级联耦合构成的复合微环谐振腔光探测器。复合微环谐振腔系统通常用来实现Vernier效应,以拓宽单个微环谐振腔光谱的自由谱域（Free Spectrum Range,FSR）。我们发现复合微环谐振腔系统中的Vernier效应和谐振腔系统的结构对称性有关。在结构完全对称的谐振腔系统中,Vernier效应无法实现,此时的透射谱中会出现类似Fabry-Perot滤波器的透射峰。利用这一性质可以实现一种新型的复合微环谐振腔光探测器。这种新型光探测器可以有效地拓展单个微环谐振腔光探测器量子效率谱的FSR,同时还能具备更窄的光谱半高全宽（FWHM）,有效的改善了单微环谐振腔型光探测器量子效率谱的FSR和FWHM的相互制约问题。5.实现了基于InGaNAs/GaAs多量子阱材料的单片集成GaAs基长波长“一镜斜置三镜腔”光探测器。我们和中科院半导体牛智川教授课题组合作生长了InGaNAs/GaAs多量子阱材料,并研制成功了1.3μm和1.55μm波段的GaAs基长波长“一镜斜置三镜腔”光探测器。其中1.3μm波段的InGaNAs/GaAs多量子阱“一镜斜置三镜腔”光探测器的峰值响应波长位于1298.4nm,FWHM为1nm,量子效率约3%。1.55μm波段的InGaNAs/GaAs多量子阱“一镜斜置三镜腔”光探测器的峰值响应波长位于1537nm,FWHM为1.5nm,量子效率约2.4%。器件的光谱线宽体现出了“一镜斜置三镜腔”结构的优越性,但是由于目前InGaNAs材料的生长质量还不够理想,因而器件的量子效率偏低。进一步改善材料质量后,将有可能实现高性能的单片集成GaAs基长波长“一镜斜置三镜腔”光探测器。