Advancements in photonic integrated circuits, so-called PICs, have progressed fast in the last decades. More complex PICs are getting developed, which are promising in possibly offering advantages like low power consumption and high-performance computing. Re-programmable photonic FPGAs are one of these candidates. To make these PICs viable, fundamental building blocks based on photonics need to be developed. Some of those fundamental building blocks are tunable silicon ring resonators, which can be used to filter signals in the transmission of light through photonic circuits. Fabrication of PICs is developing and those components are getting smaller, which leads to a strong sensitivity of their behavior to nanometer-scale variations. That has created a need for active tuning of those devices to recuperate those variances. One promising way to tune silicon ring resonator devices is to integrate microelectromechanical systems (MEMS) into the tuning section of the devices, because of their local and low power actuation. They are prospective to eliminate drawbacks from usual actuation methods like thermal actuation, which comes with high power consumption and cross talk while heating the functional sections of the ring. In this thesis, we have measured and analyzed MEMS-tunable silicon ring resonators, featuring two different designs, being an all-pass ring resonator and an add-drop ring resonator. The MEMS in the design are used to change the gap between the waveguides in their directional coupler and phase shifter section to control the position and extinction ratios of the ring resonance dips, which has been successfully demonstrated for the all-pass ring resonator. For the add-drop ring resonators, we have obtained performance parameters of their resonances with an average Q-factor of 3000 over the measured wavelength ranged from 1460nm to 1580nm and the characteristic behavior of their transmission has been shown without actuation. Further investigation with MEMS actuation of add-drop ring resonators and passive measurements on all-pass ring resonators can be done for a better understanding of their behavior and functionality. This can be achieved by characterizing all-pass ring resonators in terms of obtained performance parameters and by active measurements on add-drop ring resonators, as we expect that their MEMS could enable similar functionalities as all-pass ring resonators. Our first characterization results confirm the potential of MEMS for ring resonator tuning and could enable future circuits based on ring resonators with low power consumption. / Framsteg inom fotoniska integrerade kretsar, så kallade PIC, har utvecklats snabbt under de senaste decennierna. Mer komplexa PIC utvecklas, vilket lovar att möjligen erbjuda fördelar som låg strömförbrukning och högpresterande datorer. Omprogrammerbara fotoniska FPGA är en av dessa kandidater. För att göra dessa PICs livskraftiga måste grundläggande byggstenar baserade på fotonik utvecklas. Några av dessa grundläggande byggstenar är avstämningsbara kiselringresonatorer, som kan användas för att filtrera signaler vid överföring av ljus genom fotoniska kretsar. Tillverkning av PIC utvecklas och dessa komponenter blir mindre, vilket leder till en stark känslighet för variationer, även på nanometer skala. Det har skapat ett behov av aktiv inställning av dessa enheter för att återhämta dessa avvikelser. Ett lovande sätt att ställa in kiselringresonatoranordningar är att integrera mikroelektromekaniska system (MEMS) i enhetens stämningsdel på grund av deras lokala och lågeffektaktivering. De kan eliminera nackdelar med vanliga manövreringsmetoder som termisk aktivering, som kommer med hög strömförbrukning och termisk överhöring. I denna avhandling har vi mätt och analyserat MEMS-avstämbara kiselringresonatorer, med två olika designer, som är en all-pass ringres-onator och en add-drop ringresonator. MEMS i konstruktionen används för att ändra gapet mellan vågledarna i deras kopplare och fasskiftarsektion för att styra positionen och djupet på ringresonaserna, vilket har visats framgångsrikt för allpassningsresonatorn. För add-dropringresonatorer har vi erhållit prestandaparametrar för deras resonanser med en genomsnittlig Q-faktor på 3000 över den uppmätta våglängden som varierar från 1460 nm till 1580 nm och det karakteristiska beteendet för deras överföring har visats utan aktivering. Ytterligare undersökning med MEMS-aktivering av add-drop-ringresonatorer och passiva mätningar på all-pass-ringresonatorer kan göras för en bättre förståelse av deras beteende och funktionalitet. Detta kan uppnås genom att karakterisera allpassningsresonatorer i termer av erhållna prestandaparametrar och genom aktiva mätningar på add-drop-ringresonatorer, eftersom vi förväntar oss att deras MEMS kan möjliggöra liknande funktioner som all-pass-ringresonatorer. Våra första karakteriseringsresultat bekräftar MEMS potential för ringresonatorinställning och kan möjliggöra framtida kretsar baserade på ringresonatorer med låg strömförbrukning.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-310299 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Nguyen, Chris Phong Van |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2021:899 |
Page generated in 0.0157 seconds