1.1研究目的及意义

信息时代的到来使得人们对大容量、高传输速率和处理速率的要求越来越高，全光通信网络因此越来越受到人们的重视。为此，集成光学的概念进入人们的视野，它主要是指将电子元件用光子器件代替并通过光波导将这些光子器件连接在一起，然后集成到同一基底上，组成具有一定功能的光学芯片。高度集成化是大容量超高速全光通信的必然发展趋势。然而，随着波导的光限制能力增强和尺寸的缩小，色散已成为影响光波导器件性能的主要因素。在耦合型波导器件中，色散的影响主要表现为对脉冲信号的展宽、畸变和中心频率的偏移。而在非线性的参量过程中，如自相位调制、四波混频、参量转换等，色散决定其所必要的相位匹配条件。光波导器件的色散包括材料色散、波导色散和偏振模式色散。在弱限制光波导中，色散主要来源于材料色散，但是对于单模条形光波导，波导色散成为除材料色散之外的重要部分。实际工作中，可以利用1550nm波长附近波导色散和材料色散相消的特点，通过优化波导结构，达到减小器件色散的目的。

在解决色散对信息传输系统的限制问题时，我们要解决对色散的监测，色散的控制等问题，并且需要寻找不同情况下色散可以应用于的方向。

色散监测是实现高速光通信的一项关键技术，利用光波导器件的非线性效应进行色散监测可以实现集成化。

色散控制在非线性过程中起着重要作用，因为对于许多非线性应用，如超连续谱的产生，四波混频(FWM-Four Waves Mixing)，波长转换，参量放大，孤子裂变等需要平坦的低的色散曲线。在宽波长范围内低的平坦色散可以用于优化相位匹配，这对许多非线性处理是有益的。

1.2国内外研究现状

硅光子学在近年来发展迅速，尤其是对硅基波导的科研成果相继被报道，对硅基波导的波导性质、各种非线性效应做了大量的研究工作，硅基波导的芯层和包层极大的材料折射率差，使得硅基波导的限光能力极强，可以将光限制在亚微米量级的区域内，再加上硅基波导极强的非线性系数(比光纤大 105量级)，硅基波导在非线性器件方面具有很大的潜力，非常有利于集成光路的发展。此外，硅基波导的非线性效应如自相位调制(SPM)、交叉相位调制(XPM)、自由载流子吸收(FCA)、自由载流子色散(FCD)、双光子吸收(TPA)、受激布里渊散射(SBS)、受激拉曼散射(SRS)等效应被充分开发，不断地取得突破性的进展，这些成果是硅基光子学在集成光学的道路上的基石。

利用硅基波导中的自相位调制效应可以让频谱展宽，它是硅基波导中非常重要的一个非线性效应，对于自相位调制效应的研究已经非常深入。硅基波导中被研究的相当多的还有四波混频效应，四波混频效应可以用来产生新的光源、实现波长转换、实现参量放大等等，在全光信号处理上影响很大，迄今未止，硅基波导中基于四波混频效应的研究在各个波段都有，但是在通信波段是研究的最为广泛的。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1研究设计的基本内容

1. 学习各类光波导的光学效应，波导色散的原理。