基于SOI的16通道200GHz阵列波导光栅

设计并制作了基于绝缘体上硅(SOI)材料的1×16阵列波导光栅(AWG).该AWG器件的中心波长为1 550 nm,信道间隔为200 GHz,采用了脊型波导结构.首先确定了波导的结构尺寸以保证单模传输,并利用束传播法(BPM)模拟了波导间隔、弯曲半径和锥形波导长度等参数对器件性能的影响,对器件结构进行了优化,同时也利用BPM方法模拟了器件的传输谱.模拟结果显示:器件的最小信道损耗为4.64 dB,串扰小于-30 dB.根据优化的器件结构,通过光刻等半导体工艺制作了AWG,经测试得到AWG器件的损耗为4.52～8.1 dB,串扰为17～20 dB,能够实现良好的波分复用/解复用功能.     

基于硅纳米线波导的16通道200GHz阵列波导光栅

设计了基于硅纳米线波导的16通道,通道间隔为200GHz的阵列波导光栅(AWG)。传输函数法模拟了器件传输谱,结果表明器件的通道间隔为1.6nm,通道间串扰为31dB。器件利用SOI材料,由193nm深紫外光刻工艺制备。光谱测试结果分析表明,通道串扰为5-8dB,中心通道损耗2.2dB,自由光谱区长度24.7nm,平均信道间隔1.475nm。详细分析了器件谱线畸变的原因。     

低损耗SOI单模脊形光波导的制备

表面散射损耗与菲涅耳反射损耗是SOI(Silicon-on-msulator)脊形光波导的主要损耗机理.通过降低光波导损耗的研究,在厚膜SOI材料上制备了长度为20 mm,插入损耗小于2.15 dB的单模脊形光波导.     

SOI波导弯曲损耗影响因素的分析

采用有效折射率方法EIM(effectiveindex method)和二维束传播算法(2D-BPM)对SOI(silicon-on-insulator)波导弯曲损耗的几种影响因素进行了分析.通过模拟发现弯曲损耗随弯曲半径的增大、波导宽度的增加及内外脊高比的减小而减小.同时,改进波导结构,例如在弯曲波导外侧刻槽可以减小SOI脊形波导的弯曲损耗.     

SOI波导弯曲损耗影响因素的分析

采用有效折射率方法EIM(effectiveindex method)和二维束传播算法(2D-BPM)对SOI(silicon-on-insulator)波导弯曲损耗的几种影响因素进行了分析.通过模拟发现弯曲损耗随弯曲半径的增大、波导宽度的增加及内外脊高比的减小而减小.同时,改进波导结构,例如在弯曲波导外侧刻槽可以减小SOI脊形波导的弯曲损耗.     

一种反射率、带宽、波长可调的微环反射腔镜

基于SOI的光学微环谐振腔具备低功耗、高集成 、高灵敏等特点而被广泛应用于光互连、光通信和光信息传输 等很多方面,本文利用耦合模理论,微环谐振理论和热光调制理论,提出了一种可以同时达 到反射率可调、带宽可调和 波长可调的微环反射腔镜,波长选择在1550 nm 附近 ,微环半径设置为10 μm,硅波导尺寸选择220 nm的条波导,波导 宽度为450 nm。利用转移矩阵方法和matlab仿真软件计算并仿真讨论 了输出光谱与耦合系数k等参数的变化关系。仿真 结果证明,该器件反射率变化为15%(在 无损耗的情况下),带宽调谐范围为0.25 nm～0.95 nm,通过在微环上加热 电极可以实现一个FSR(自由光谱范围)范围波长的调谐。该器件在高速光网络传输、光增 益谱均衡和信道选择方面有着重要应用。     

8通道-1.6nm Si纳米线阵列波导光栅的设计与制作

设计了基于绝缘层上硅(SOI)材料的8通道Si纳米线阵列波导光栅(AWG),器件的通道间隔为1.6nm,面积为420μm×130μm。利用传输函数法模拟了器件传输谱,结果表明,器件的通道间隔为1.6nm,通道间串扰为17dB。给出了结合电子束光刻(EBL)和感应耦合等离子(ICP)刻蚀技术制备器件的详细流程。光谱测试结果分析表明,器件通道间隔为1.3～1.6nm,通道串扰为3dB,中心通道损耗为11.6dB。     

SOI波导弯曲损耗影响因素的分析

采用有效折射率方法EIM(effective index method)和二维束传播算法（2D-BPM）对SOI (silicon-on-insulator）波导弯曲损耗的几种影响因素进行了分析. 通过模拟发现弯曲损耗随弯曲半径的增大、波导宽度的增加及内外脊高比的减小而减小. 同时，改进波导结构，例如在弯曲波导外侧刻槽可以减小SOI脊形波导的弯曲损耗.     

SOI亚微米波导光栅的设计与制作

报道了SOI基亚微米小尺寸波导光栅器件的设计、制作与测试结果。提出了波导与光栅同步制作的方案,避免了套刻,节约了成本。实验中采用电子束光刻(EBL)、感应耦合等离子体(ICP)刻蚀等先进半导体工艺技术,结合图形补偿等技术手段,完成了亚微米波导光栅的制作。光栅周期为350nm,占空比16∶19。采用该光栅做反射镜,制作了法布里-珀罗(F-P)谐振腔,经测试得到了与模拟相吻合的结果,峰谷比达到11dB。     

一种新的SOI波导拉曼激光器模型及其应用

通过考虑腔中的自发拉曼散射,提出一种新的绝缘体上硅(SOI)波导拉曼激光器物理模型。仿真结果表明该模型能较好地描述其小信号输出特性,实现对该类激光器的快速分析、设计与优化。利用模型对基于多种SOI波导的拉曼激光器进行分析,结果表明室温下只有采用拥有较大拉曼系数,较小线性损耗和较短的有效载流子寿命的SOI波导才能使拉曼激光器达到阈值。提出采用优化SOI波导截面几何尺寸的方法来降低有效载流子寿命,进而提高整体拉曼增益。结果显示该方法可大幅提高SOI波导拉曼激光器的输出功率和能量转换效率。     

Silicon-on-insulator asymmetric optical switch based on total internal reflection

Based on the large cross-section single-mode rib waveguide condition, total internal reflection (TIR) and the plasma dispersion effect, a silicon-on-insulator (SOI) asymmetric optical waveguide switch with transverse injection structure has been proposed and fabricated, in which the SOI technique utilizes silicon and silicon dioxide thermal bonding and back-polishing. The device performance is measured at a wavelength of 1.3 /spl mu/m. It shows that the extinction ratio and insertion loss are less than -18.1 and 6.3 dB, respectively, at an injection current of 60 mA. Response time is 110 ns.     

光波导Fabry—Perot型电光模数转换器

研制成以ＬｉＮｂＯ３质子交换光波导Ｆ－Ｐ型干涉调制器阵列为核心结构的电光模数转换器。简述了Ｆ－Ｐ型模数转换器的原理，报导了实验样品的设计参数，制备工艺，测量装置和初步结果。     

Measurement of the Dielectric Constant and Loss Tangent of Thallium Mixed Halide Crystals KRS-5 and KRS-6 at 95 GHz

The dielectric constants and loss tangents of KRS-5 and KRS-6 thallium halide mixed crystals have been measured at 95 GHz using both the shorted waveguide (SWG) reflection method and the Fabry-Perot (F-P) transmission method on samples filling standard WR-10 waveguide. The results--KRS-5: epsilon'/sub r/ = 31; tan delta = 1.8 x 10/sup -2/; KRS-6: epsilon'/sub r/ = 29, tan delta = 2 x 10/sup-2/-- agree reasonably well with a simple theoretical fit to the far-infrared Iattice absorption of TIBr and TICI centered at about 1400 GHz. The dielectric samples were hot-pressed into copper wafers with dimensions matching WR-10 waveguide, and then machined and polished to obtain flat, parallel air-dielectric interfaces.     

SOI纳米光波导表面粗糙度的研究进展

SOI纳米光波导表面粗糙度会显著增加波导散射损耗,降低表面粗糙度是其在许多方面应用中亟待解决的关键问题之一。首先介绍了表面粗糙度概念,总结了表面散射损耗理论方面的研究进展。随后回顾了多种SOI纳米光波导表面粗糙度测量方法,以及在表面形貌表征中存在的问题。此外,还对几种波导表面光滑工艺进行介绍,并结合具体的工作对光波导表面粗糙度各方面研究进展进行了总结。     

高精度测量F-P标准具间距的光谱方法

利用高分辨率光谱分析仪对空气隙F P标准具透射谐振峰频率进行测量 ,然后通过直线拟合获得自由谱域 ,从而计算得出F P标准具的间距。对F P标准具间距测量的精度进行分析 ,F P标准具间距测量的相对误差为2× 10 -3 。提出了一种新颖的入射光与F P标准具垂直的精确调节方法     

硅基光子材料和器件的进展

评述硅基光子材料和器件的进展,包括硅二极管的受激发射、具有量子结构的RCE(谐振腔增进型)光电二极管、MOS高频光调制器、SOI光开关阵列和可调谐波长滤波器,重点介绍低插入损耗、快响应的SOI基热光波导开关阵列的最新结果.以SOI为基片,成功地研制出带有全内反射(TIR)镜的重排无阻塞型光开关阵列,并首次研制出16×16阻塞型光开关阵列.在1.55μm波段,插入损耗和偏振相关性随着器件长度的增加而略微增大.如果器件的末端镀上抗反射膜,插入损耗会降低2～3dB,这些器件的上升和下降时间分别为2.1和2.3μs.     

A high-efficiency grating coupler between single-mode fiber and silicon-on-insulator waveguide

We present the design of a diffractive grating structure and get the optimal parameters which can achieve more than 75% coupling efficiency (CE) between single-mode fiber and silicon-on-insulator (SOI) waveguide through 2D finite-different time-domain (FDTD) simulation. The proposed architecture has a uniform structure with no bottom reflection element or silicon overlay. The structure, including grating couplers, adiabatic tapers and interconnection waveguides can be fabricated on the SOI waveguide with only a single electron-beam lithography (ICP) step, which is CMOS-compatible. A relatively high coupling efficiency of 47.2% was obtained at a wavelength of 1562 nm.