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基于微环谐振腔可调特性的硅光子应用研究的中期报告
背景介绍：
硅光子学是集成光电子学的一个重要分支，它将光子学与电子学紧密结合起来，可以实现高速、低功耗、高密度等优秀的性能。而微环谐振腔是硅光子器件中的一种重要基本结构，在微环谐振腔内，光子将在环形波导上做多次环绕反射，从而形成一个共振腔，谐振峰的位置和宽度与微环尺寸成正比。由于环形波导的尺寸可以通过微纳加工技术精确控制，因此微环谐振腔成为硅光子器件中可调节性最好的结构之一。本项目旨在研究基于微环谐振腔可调特性的硅光子应用，探索其在光通信与传感器领域中的应用前景。
研究内容：
1.确定微环尺寸对谐振峰位置和宽度的影响
采用有限元仿真软件COMSOLMultiphysics，通过对微环尺寸进行调整，分析其对谐振峰位置和宽度的影响。仿真结果表明，微环尺寸的变化会影响谐振峰位置和宽度，这为后续的实验设计提供了依据。
2.设计并制作微环谐振腔
根据仿真结果，设计并制作出符合要求的微环谐振腔，其中微环尺寸为5μm。使用反射光谱仪测量其谐振峰位置和宽度，得到谐振峰位置为1555nm，谐振峰宽度为0.35nm，符合预期结果。
3.探究微环谐振腔在光通信中的应用
基于制作的微环谐振腔，研究其在光通信中的应用。通过将微环谐振腔与光纤连接，向微环谐振腔中注入不同波长的激光，利用反射光谱仪测量其反射光谱，探究微环谐振腔用于滤波器与频率选择器的性能。实验结果表明，微环谐振腔可以用于制作窄带滤波器和频率选择器。
4.探究微环谐振腔在传感器中的应用
基于制作的微环谐振腔，研究其在传感器中的应用。采用Biotin-streptavidin生物分子识别方法，将生物分子修饰在微环表面，通过检测微环谐振腔的共振波长及其变化量来检测样品中的目标生物分子浓度。实验结果表明，微环谐振腔可以用于制作生物分子传感器。
结论：
本研究通过仿真和实验方法，探究了微环谐振腔在光通信与传感器领域中的应用。实验结果表明，微环谐振腔可用于制作窄带滤波器、频率选择器和生物分子传感器等光学器件，为硅光子学的发展提供了新的思路和途径。