可调谐氮化硅波导微环谐振腔滤波器研究

设计并制备了一种基于热光效应的集成可调谐氮化 硅(Si₃N₄)波导微环谐振腔滤波器,通过采用马赫-曾德干涉仪(MZI)构成的可调谐 耦合器控制耦合区耦合比,以实现滤波器消光比的调谐。设计并优化了微环谐振 腔的波导截面尺寸、弯曲半径和耦合区波导间隔等参数,并通过光刻、反应离子刻蚀(RIE )等工艺制备 了两种不同弯曲半径的Si₃N₄波导微环谐振腔。实验结果表明,本文器件在波长1550nm附近处的自由光谱 范围(FSR)为68pm,3dB带宽约为16pm,品质因子Q达到了9.68×10 4,消光比可调范围约为17dB。     

高品质因子聚合物可重构微环谐振腔滤波器

以聚合物ZPU-44和聚砜(PSU,polysulfone risi n)分别作为波导包层和芯层材料,采用倒脊形波导结构,设计并 优化了聚合物可重构微环谐振腔滤波器的波导截面参数、弯曲半径、耦合区波导长度和间距 以及调谐电极 等结构参数,分析了其谐振滤波特性。采用传统的微加工工艺制备了聚合物可重构微环谐振 腔滤波器并进 行了测试。结果表明,其在通信波段1550nm附 近的自由光谱范围(FSR)为0.15nm,3dB带宽约为0.0235nm, 品质因子Q达6.60×10⁴,在0~ 4V电压范围内实现了0.5~12.95dB消光比的调谐,且 谐振波长调谐一 个FSR的电压为4.75V,与理论设计基本 相 符。本文的聚合物可重构微环谐振腔滤波器可用于集成波导可调谐光延时线和可调谐滤波。     

一种窄带高消光比的可调谐聚合物微环谐振器的仿真分析

基于耦合模理论、微环谐振理论和电光调制理论, 提出了一种可由电光调谐并带有两段U 型波导的微环谐振器,通过仿真结果讨论了输出光谱、U型波导长度和耦合系数等参数的变 化关 系。仿真结果证明,相比较于其他报道过的带有U型波导的微环谐振器,本文所提出的微环 谐振器 在耦合系数取0.1时,实现了60dB以上的极高 消光和极窄的带宽,同时自由光谱范围(FSR)可 达到56nm。通过改变加载在微环和U型波导上的电压,可以分别实现 波长和消光比的调谐。     

波导微环共振滤波器的滤波特性分析

根据波导耦合模理论详细研究了微环共振滤波器的滤波特性,分析了单环、串联双环、串联三环结构等波导微环共振滤波器的滤波特点。通过模拟计算发现,滤波带宽平坦化程度和信道串扰大小主要依赖于由波导构成的各方向耦合器之间的功率耦合比k,同时微环波导的损耗是器件滤波特性劣化的重要原因。在一定优化参数条件下,多环结构的滤波效果优于传统单环结构,并且各方向耦合器功率耦合比k值的优化取值范围扩大,降低了器件工艺实现难度。     

SoI基微环谐振可调谐滤波器

采用电子束光刻和ICP刻蚀等工艺制作出绝缘体上Si(SoI)基纳米线波导微环谐振(MRR)滤波器,波导截面尺寸为300 nm×320 nm,微环半径为5 μm.测试结果表明,器件的自由频谱宽度(FSR)为16.8nm,1.55μm波长附近的消光比(ER)为18.1 dB.通过对MRR滤波器进行热光调制,在21.4～60...     

基于狭缝波导的聚合物基微环折射率传感器研究

基于狭缝波导结构,设计了工作波长在890 nm的聚合物基微环。从折射率传感的角度详细分析了狭缝波导的模场特性。分析了波导高度、宽度及狭缝宽度对灵敏度的影响。传统的狭缝波导具有较高的弯曲损耗,这会影响微环谐振器的品质因子Q以及消光比。设计了非对称的狭缝结构,保证波导模式位于波导中央传输,降低弯曲损耗。为了条形波导与狭缝波导更好的耦合,设计了基于多模干涉结构的条形-狭缝波导模式转换器。仿真表明设计的微环谐振器的传感灵敏度达到109 nm/RIU。     

超窄带微环谐振滤波器的设计及传输特性分析

提出了一种基于双微环引起范诺共振效应实现超窄带滤波的微环谐振滤波器,通过泵浦波导和微加热装置使其同时具备有源和可调谐性能。通过耦合模理论,推导了该结构的透射率及超窄带带宽公式,并利用MATALAB软件模拟了在滤波器结构中注入增益对超窄带带宽和滤波器的透过率的影响,以及微环波导的热光效应对滤波器谐振波长的影响。仿真结果表明,在滤波器中注入增益能增大透过率,压缩滤波器的超窄带带宽,且微环波导的热光效应可使谐振波长发生红移或蓝移。     

SOI基微环谐振可调谐滤波器

采用电子束光刻和ICP刻蚀等工艺制作出基于SOI纳米线波导微环谐振滤波器。滤波器微环半径为5μm左右,波导截面尺寸为(350nm～500nm)220nm不等。测试结果表明,波导宽度为450nm时器件性能最为理想,其自由频谱宽度为16.8nm,1.55μm波长附近的消光比为22.1dB。通过对微环滤波器进行热光调制,在21.4℃～60℃温度范围内实现了4.8nm波长范围的可调谐滤波特性,热光调谐效率达到0.12nm /℃。同时,研究了基于单环和双环的多通道上下载滤波器,实验结果表明多通道滤波器的信号传输存在串扰,主要是不同信道之间的串扰,尤其在信号上载时,会在相邻信道产生较大串扰。     

基于SOI的高Q微环谐振腔的研究

利用时域有限差分法,对基于绝缘体上硅(SOD的微环谐振腔的微环波导宽度对传输性能、Q值的影响进行了理论分析与仿真.研究结果表明,单模条件下,波导越宽,Q值越大.仿真优化结果表明微环半径为10μm、微环波导宽度为600 nm时,1.55 μm附近的谐振峰的消光比为18.2 dB,计算出Q值约为2.2×105.进一步研究了微环与直波导间距、平板高度对Q值的影响.耦合间距增大时,由于耦合效率降低,Q值则逐渐提高;随着平板区厚度的减小,辐射损耗会越小,因此Q值增大.研究结果为微环谐振腔的进一步优化和设计提供了参考.     

全光纤串联双环谐振器的滤波特性研究

基于传输矩阵法,分析了串联双环谐振滤波器传输特性,推导出了通路和下话路的传输函数表达式及最佳耦合条件。在忽略损耗情况下,计算分析了耦合系数和微环半径对滤波特性的影响,并进行了参数优化。计算结果表明:当串联双环半径分别为40μm和50μm、微环与直波导耦合系数为0.2时,滤波器的自由光谱范围能够达到22 nm且3 dB带宽仅为0.27 nm,从而能够实现在50 GHZ间隔的密集波分复用系统中仅对某一特定波长进行滤波。