在微環(huán)調(diào)制器中，如果輸入功率過(guò)高，觀測(cè)到的光譜將會(huì)如下圖所示，而不是左右對(duì)稱的Lorenz型。當(dāng)輸入光功率逐漸增大時(shí)，光譜變得左右不對(duì)稱。

(圖片來(lái)自文獻(xiàn)1)

當(dāng)光在微環(huán)中傳輸時(shí)，可能會(huì)發(fā)生雙光子吸收效應(yīng)(two-photon absoprtion, 簡(jiǎn)稱TPA)。光子被吸收后，產(chǎn)生自由載流子, 引起波導(dǎo)折射率的變化。

而這些載流子被材料吸收后(free carrier absoprtion, 簡(jiǎn)稱FCA)，也會(huì)導(dǎo)致波導(dǎo)折射率的變化。

這些被激發(fā)的載流子通過(guò)表面復(fù)合，將能量傳遞到聲子上，導(dǎo)致硅波導(dǎo)的溫度上升，也就是所謂的self-heating效應(yīng)。這幾種非線性效應(yīng)的能帶示意圖如下圖所示，

（圖片來(lái)自文獻(xiàn)1）

這幾種非線性效應(yīng)中，TPA和FCA使得載流子濃度變大，波導(dǎo)折射率變小，微環(huán)的共振波長(zhǎng)將會(huì)藍(lán)移，而熱效應(yīng)使得波導(dǎo)折射率變大，共振波長(zhǎng)將會(huì)紅移。這幾種效應(yīng)同時(shí)發(fā)生，微環(huán)中會(huì)存在雙穩(wěn)態(tài)效應(yīng)(bistablity), 如下圖所示。

（圖片來(lái)自文獻(xiàn)2）

典型的激光器波長(zhǎng)與微環(huán)共振波長(zhǎng)的曲線如下圖所示，

（圖片來(lái)自文獻(xiàn)2）

微環(huán)的初始共振波長(zhǎng)為1545.2nm, 當(dāng)激光器的波長(zhǎng)從短波長(zhǎng)逐漸掃描到該波長(zhǎng)時(shí)，由于微環(huán)中的能量增加，熱效應(yīng)占主導(dǎo)，共振波長(zhǎng)發(fā)生紅移，對(duì)應(yīng)state A。進(jìn)一步增大波長(zhǎng)時(shí)，就會(huì)進(jìn)入雙穩(wěn)態(tài)區(qū)域。

此時(shí)微環(huán)有兩個(gè)諧振點(diǎn)B和C，微環(huán)的工作狀態(tài)取決于如何激發(fā)它。對(duì)于state C, 激光器需要從長(zhǎng)波長(zhǎng)開(kāi)始掃描，從state D進(jìn)入到state C。

微環(huán)諧振器中存在多種非線性效應(yīng)，相對(duì)復(fù)雜，使得微環(huán)的工作點(diǎn)發(fā)生改變。需要選取合適的激發(fā)條件，并且選取合適的入射光功率。

微環(huán)調(diào)制器需要精細(xì)的電路控制，只有理清楚這些底層的物理效應(yīng)，才能更好的設(shè)計(jì)相關(guān)的反饋控制電路。個(gè)中細(xì)節(jié)，還需仔細(xì)品味。