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密集波分复用(DWDM)技术充分利用光纤的传输容量,广泛应用于大容量、超长距离、高速率光纤通信系统中。在DWDM光纤通信系统中,长波长RCE光探测器是其接收端的关键器件,为了进一步提高DWDM光纤通信系统的性能,研究新型RCE结构光探测器具有重要意义。在本论文中,充分利用了亚波长光栅结构制作工艺简单、便于集成、衍射效率高等多种优势,设计了新型长波长RCE光探测器,该新型基于亚波长光栅结构的RCE光探测器具有高量子效率、窄线宽、光谱响应平顶陡边等优良性能,因而在光纤通信系统中具有广阔的前景。本论文研究成果和创新如下：1.论文基于严格耦合波理论与平面介质波导理论对亚波长光栅结构进行理论分析,并用MATLAB程序仿真计算。总结出不同模式下,光栅周期、占空比对亚波长光栅反射率的影响规律。设计了具有高反特性的SOI亚波长光栅结构,在TM模式下,1550nm附近反射率高达99.98%。2.设计了中心波长为1550nm的新型亚波长光栅级联滤波器,可以实现窄带滤波。并设计了基于此滤波结构的窄带长波长RCE光探测器,该光探测器在TE模式下1550nm处量子效率高达98.5%, FWHM为0.09nm。3.设计了新型亚波长光栅单腔滤波器和亚波长光栅双腔耦合滤波器,分别实现平顶陡边滤波功能。基于本文所设计的新型亚波长光栅双腔耦合滤波器,设计了新型具有平顶陡边光谱响应的长波长RCE光探测器,在TE模式下1550nm处,FWHM为0.78nm,量子效率可达94%,△λ0.9/△λ0.1是0.64。在此基础上,设计了新型基于亚波长光栅双腔耦合滤波器和斜镜结构的平顶陡边PIN光探测器,由于斜镜的引入,该探测器可以实现吸收腔与滤波腔的解耦。4.对SOI材料的条形亚波长偏振光栅进行测试,该结构在1550nm附近对TM模式光波具有高反特性,与理论仿真结果相吻合。5.对基于亚波长光栅结构的光探测器进行了测试,在TM模式下,基于条形亚波长光栅底镜结构的PIN光探测器与普通PIN光探测器相比,量子效率可提高47.99%。