Abstract
本篇論文主要針對具有金屬氧化物半導體結構之波導，利用其施加電壓後會調變產生之自由載子濃度與其分布之特性，進而產生不同之折射率變化，使得波導之模態等效折射率改變，便可達到調變結構光程差之目的。並將此結構整合在環型共振腔上，利用環型共振器所擁有之共振濾波特性，可使得結構只需較小之模態等效折射率變化量即可達成光切換功能的元件。 而在論文中首先以理論分析金氧半導體結構施加電壓後，其產生之自由載子分布與深度之關係，並利用經驗公式將求得之自由載子分布換算為材料折射率變化分布。另外還以理論推導求得環形共振腔之穿透率與波長之關係，同時也以理論推導Fabry-Perot共振腔及馬克詹德干涉儀之穿透率與波長關係，進而分析環形共振腔、Fabry-Perot共振腔及馬克詹德干涉儀等三種結構特性。並且在上述理論推導時，發現環形共振腔與Fabry-Perot共振腔有著完美之對應性，故加以列表整理，未來便可透過大家較為熟悉之Fabry-Perot共振腔特性來對比到環形共振腔之特性。 接著利用BPM(Beam Propagation Method)與FDTD(Finite Difference Time Domain)方法，模擬此光開關元件之各項重要參數，如等效折射率、耦合係數、彎曲損耗及整體損耗等。另外將前述理論推導求得之環形共振腔穿透率與波長關係式寫入MATLAB程式，再將由FDTD或BPM法計算求得之各項參數代入MATLAB程式，計算求得結構之穿透率與波長關係，進而分析設計結構之特性及其適合之應用，並經由這些模擬、計算提供一套優化此元件之流程