硫系玻璃集成光子器件综述(特邀)

硫系玻璃具有超宽的红外透过光谱范围、较高的线性折射率、极高的光学非线性和超快的非线性响应,近年来在集成光子器件研究领域备受关注。首先回顾了硫系玻璃集成光波导的制备,综述了硫系集成光子器件在红外传感和高性能非线性应用方面取得的进展,然后介绍了硫系相变光子器件在光开关、光存储和光计算等方面的前沿进展,最后对目前硫系玻璃光子器件研究存在的问题进行了归纳,并对未来的研究方向进行了展望。     

硫系玻璃光子晶体光波导的制备研究进展北大核心CSCD

光子晶体是一种介质常数周期性变化的人工介质材料,具有光子带隙和光子局域两个主要特征。光子晶体光波导是利用光子带隙特性传输光信息的光学器件。与传统的条形光波导相比,它最大的优势是在大的拐角处具有很低的传输损耗(如在60\O弯曲时传输损耗可以降低到5%),因此非常适合用于集成光学。从硫系玻璃材料的特征入手,详细介绍了聚焦离子束和电子束曝光这两种光子晶体光波导常用的制备方法,通过这两种方法制备出来的光子晶体光波导都具有较高的表面平整度和较低的传输损耗。对两种方法的制备工艺和特点进行了比较。最后简单介绍了硫系光子晶体光波导的应用,并对硫系光子晶体光波导的发展前景做了展望。     

硫系玻璃微纳光器件研究进展

微纳光器件是指尺寸在微纳米量级的光学器件,具有体积小、可靠性高、耦合效率高、重量轻、设计灵活、易于集成等优点。硫系玻璃作为一种新型的微纳光器件基质材料,具有优良的红外透过性能、极高的非线性系数、较小的双光子吸收系数、超短的非线性响应时间以及组分可调等优势。近年来硫系微纳光器件研究备受关注。回顾了硫系玻璃微纳光器件的研究历程,综述了硫系微纳光纤、微球、光子晶体、微环等几种微纳光器件的研究和发展状况,并对其发展前景进行了展望。     

硫系玻璃光波导研究进展

硫系玻璃具有超高的非线性折射率、超快的非线性响应、超低的双光子吸收和独特的光敏特性等品质,成为一种新型全光信号处理的理想材料。简介了硫系玻璃材料的基本特性,回顾了硫系玻璃光波导研究历程及其在非线性方面的应用,并对其发展前景进行了展望。     

超快激光在无源光波导器件制造中的应用综述

我国航空、航天等领域的发展推动着全光通信、光信息处理等技术的不断革新。光波导器件作为关键一环,其制备工艺对性能的影响至关重要。超快激光作为一种新型的激光光源,具有极高的能量密度和极短的脉宽,这些特性使得超快激光加工后几乎无热影响区、重铸层等缺陷残留。将超快激光用于制备光波导器件已成为工业界研究的热门领域之一。本文首先阐述了超快激光与常用波导材料的微观作用机理。针对国内外学者利用超快激光制备无源光波导器件的相关研究进行系统综述,详细阐述了光路变换器、功率分配器和波导型透镜等典型无源光波导器件的超快激光制备方法和器件性能;结合当前研究进展和面临的主要问题的分析,对未来超快激光制备无源光波导器件技术的发展方向进行展望。     

溶胶-凝胶法在平面光波导薄膜制备中的应用

溶胶-凝胶技术作为一种湿化学法具有工艺温度低、化学均匀性好、易实现材料的掺杂等独特的优点,平面光波导薄膜是制备其他各种波导和集成光学器件的基础。近年来,采用溶胶-凝胶技术制备平面光波导薄膜已成为研究热点。该文综述了溶胶-凝胶法在制备平面光波导薄膜中的应用及其发展趋势。     

硫系掺铒光波导在光通信的研究进展

概述了硫系掺铒光波导(EDWA)优良的材料特性及其巨大的发展前景,简述了硫系掺铒光波导结构设计及增益特性,同时对目前硫系掺铒光波导研究中存在的问题作出了总结,并对今后的研究工作也做出了进一步的展望。     

SOI材料在光电子学中的应用

SOI材料是应用于硅基光电子学中的一种重要的光波导材料。近年来随着SOI材料制备和加工技术的成熟,SOI基光波导器件的研究日益受到人们的重视。文章介绍了SOI材料在光电子学领域的一些具体应用,包括了在热光器件、电光器件、亚微米波导器件与光纤的耦合器以及光电子集成芯片等方面的最新研究进展。更小的波导截面尺寸是未来SOI光波导器件发展的必然趋势。     

飞秒激光在透明介质中制备波导器件进展

飞秒激光脉冲通过非线性相互作用可以在透明介质内部诱导载流子的激发、弛豫和折射率改变,从而用于制备光波导器件。飞秒激光无法比拟的高度局域三维加工能力使其在有源和无源波导器件制备中被广泛研究。综述了飞秒激光在多种透明介质中诱导折射率改变的机理、波导器件制备的实验进展和波导性能优化技术,分析了其研究趋势和应用前景。     

Ge_(20)Sb_(15)Se_(65)硫基光子晶体平板波导的宽带慢光特性研究

通过改变最内层两排空气孔的半径,研究了Ge20Sb15Se65硫基光子晶体平板波导的宽带慢光特性。利用三维平面波展开法,通过计算得到波导的能带结构、群折射率和色散,并分析了它们与内层空气孔半径大小的关系。同时优化第一层和第二层空气孔的半径大小,得到了群速度色散为零的对称型硫系光子晶体波导结构,并在20%的变化范围内获得大小分别为125、40和18的群折射率,对应通信波长处的带宽分别为1.7、5.6、9.7 nm,并讨论了折射率对光子晶体波导慢光性能的影响。并为高非线性、低色散的宽带慢光硫基光子晶体平板波导器件的设计及制备提供了理论基础。     

硫系集成光频梳（特邀）

硫系玻璃集成光学微腔（硫系微腔）具有高线性折射率和高非线性系数、超宽透光窗口、较低的热光系数,并且可通过常规半导体微纳加工技术实现精确的色散调控,在非线性集成光子学领域备受关注。近年来,来自中山大学的研究者们开发了新型Ge₂₅Sb₁₀S₆₅硫系材料平台并实现了一系列具有高品质的硫系集成光子器件。主要综述了基于硫系微腔实现集成孤子光频梳产生和调控方面的工作。通过不断优化集成光子器件的加工工艺,实现了具有高品质因子（Q>106）的集成微环谐振腔,进一步通过精确的色散调控分别在该硫系集成微腔内实现了低泵浦功率的锁模光孤子频梳和宽带可调谐的拉曼-克尔光频梳。     

磁控射频溅射法制备光波导薄膜研究

采用磁控射频溅射法制备了用作光波导器件的玻璃薄膜。通过选取不同的溅射材料,在不同溅射条件下制备的玻璃薄膜的光学参数进行的测量、比较,并对其作为光波导的性能进行研究,通过理论上推导与计算,得出了在１,５５ｕｍ窗口下制备光波导器件的玻璃薄膜所应具备的溅射条件。     

LiNbO3电光调制器的优化设计与制作

铌酸锂晶体有良好的光声和电光性质,因而基于铌酸锂的集成光学器件已引起人们广泛关注。利用LiNbO3作为介质材料,设计M-Z干涉型强度调制器。选用低损耗的质子交换光工艺技术制备光波导。对质子交换铌酸锂光波导的制作工艺、波导特性及其应用进行了研究。对电极结构进行了优化设计。     

全聚合物SU8光波导制备工艺及其特性研究

对一种全聚合物SU8光波导的制备工艺和波导特性进行了研究.测试结果显示,所制备光波导在1 550 nm的传输损耗为2.01 dB/cm,且具有高的侧壁陡直度.详细研究了光波导制备工艺过程中前烘温度和时间、光刻时间、后烘温度和时间以及显影时间等工艺参数对波导质量的影响,给出了4.5 μm×4.0 μm尺寸单模波导制备的优化工艺.讨论了采用稀释后的SU8材料所制备的光波导出现侧蚀的原因以及改进的方法.     

硫系玻璃Ge28Sb12Se60薄膜光学非线性增强色散特性

采用真空热蒸发以及退火工艺制备了支持局域表面等离激元的微纳结构薄膜,在此薄膜上蒸镀了硫系玻璃Ge₂₈Sb₁₂Se₆₀薄膜。应用Z-扫描技术,在飞秒激光脉冲激发下研究其光学非线性增强的色散特性,在650 nm和850 nm波段观察到了非线性吸收增强;非线性折射率随着波长的增加由负变正。通过扫描电子显微镜和透过光谱表征和分析了硫系玻璃Ge₂₈Sb₁₂Se₆₀薄膜非线性吸收增强的原理,非线性吸收随着波长的增加由单光子吸收为主逐渐转变为双光子吸收为主;银膜的微纳结构导致硫系玻璃薄膜的共振中心频率发生了偏移。实验制备的用于增强硫系玻璃非线性的微纳结构制作简单,无需复杂光刻工艺,为非线性光子学器件的设计提供了新的思路。     

聚合物平面光波导器件的研究进展

聚合物平面光波导(PLC)器件以其低损耗、低成本、低功耗,以及制备工艺简单等优点,在光通信网络、微波光子学、传感监控等领域发挥着重要作用。文章梳理了近年来聚合物平面光波导器件的代表性工作,其中包括阵列波导光栅、可变光衰减器、光开关及其集成器件,讨论了聚合物平面光波导未来的发展方向。     

磁控射频溅射法制备光波导薄膜研究

采用磁控射频溅射法制备了用作光波导器件的玻璃薄膜。通过选取不同的溅射材料,顺不同溅射条件下制备的玻璃薄膜的光学参数进行的测量、比较,并对其作为光波导的性能进行研究,通过理论上推导与计算,得出了在1．55μm窗口下制备光小导器件的玻璃薄膜所应具备的溅射条件。     

硫系玻璃超快光子晶体光开关特性研究

利用熔融淬冷法制备了GeSbSe硫系玻璃,并用Z 扫描法测试了其三阶非线性特性。以制备的硫系玻璃作为基质材料设计了通信波段的光子晶 体光开关器件,采用平面波展开法优化了光子晶体结构的带隙,利用时域有限差分(FDTD)法 分析了所设计的光子晶体光开关结 构的传输特性,通过调整晶格常数与点缺陷的半径,获得了在超短激光脉冲诱导下的硫系玻 璃超快光子晶 体光开关。数值计算表明,对于1550 nm通 信波段,通过调节泵浦光强并使微腔处折射率改变,可以 实现对光波的导通与截止。分析结果显示,本文光开关的 阈值功率密度为7.7×10⁹W/cm²,开关消光比为25.48dB,品质因子达到10⁴。     

有机光波导放大器最新进展

稀土掺杂平面光波导放大器是一类重要的光子学元件,它是光通信密集波分复用（DWDM）传输系统的重要组成部分,可以和调制器、光开关、隔离器、阵列波导光栅等任何有损耗的器件集成在一起,补偿光传输过程中的各类损耗。综述了应用于第二（1.33 μm）、第三（1.53 μm）标准通信窗口的有机光波导放大器的研究现状,阐述了不同类型材料制备的器件存在的优缺点、制备过程中存在的问题,并对其发展前景进行了展望。     

环形波导谐振腔集成光学器件

介绍环形谐振腔光波导器件，包括波导材料和制作工艺，分析它在光通信和光传感领域中的应用，表明环形波导谐振腔是一种非常有应用价值的光波导器件。