分析了二维光子晶体马赫-曾德尔干涉仪的传输特性, 将二维光子晶体波导、环形腔和马赫-曾德尔干涉仪有效结合,提出了一种基于二维光子晶体马赫-曾德尔干涉仪的异或门设计。用平面波展开法分析二维光子晶体能带结构, 并用时域有限差分法验证光信号在该器件中的电场稳态分布。结果表明, 该结构能够实现异或逻辑, 且具有高逻辑对比度7.88 dB, 快速响应周期0.388 ps和高传输速率7.87 Tbit/s; 并且该器件结构尺寸仅为13 μm×14 μm, 易于集成。该异或逻辑结构中引入了二维光子晶体马赫-曾德尔干涉仪, 使得光子晶体逻辑门结构的设计更加多样, 并为二维光子晶体半加器与全加器的设计提供了基础, 具有重要的研究意义。

为了优化光栅性能, 提出一种基于互补金属氧化物半导体兼容性制造工艺的非对称包层调制光栅结构。该结构通过调整光栅齿的位置来改变波导中传输光的耦合率, 最终达到改善光栅的反射带宽、消光比、输出功率等性能参数的目的。利用耦合模理论分析了该改进型光栅结构对光栅耦合率、反射带宽及输出性能的影响, 同时利用有限元方法进行了数值仿真。结果表明, 该改进型光栅的反射带宽由0.9 nm减小到0.3 nm,消光比的绝对值从29.2 dB增加到35.1 dB, 耗散到包层的光功率从5.99×10-5 W减小到3.13×10-5 W; 该改进型光栅器件性能得到改善。