基于集成氮化硅微腔的光学传感芯片研究

近年来随着传感器在生物探测领域的应用,提高传感器芯片的灵敏度成为研究的热点。利用氮化硅微腔灵敏度高、成本低、易于集成的优点,设计制造了1550 nm波长下二维、三维结构品质因子分别为1.6×104和4×103的悬空耦合传感器芯片,并详细研究了集成氮化硅微腔光学传感芯片在折射率测量方面的应用。     

二氧化硅平面波导集成光开关器件研究

基于二氧化硅平面光波导平台,设计并制作了一种多模干涉马赫曾德型的低功耗热光开关。该器件结合了多模干涉耦合器的稳定性及二氧化硅波导和热光开关的低损耗等优势。经仿真,对器件参数进行了优化,并讨论了金属层与波导的间距对传输光强及功耗的影响。测试结果表明,该器件的结构稳定,偏振依赖小,插入损耗低于2 dB,能实现开关的转换,功耗为450 mW左右,开关响应时间为103 μs和113 μs,在1 564 nm工作波长下消光比超过16 dB,尺寸为2.30 cm×0.25 mm。该器件不仅与互补金属氧化物半导体工艺相兼容,同时与光纤之间也有较好的兼容性。二氧化硅波导光开关器件具有成本低,产量大,性能稳定的优势,能给光通信及光计算的未来发展提供可靠的基础。     

深刻蚀光栅及其应用

深刻蚀光栅是一个新兴的学科方向,具有亚波长和深刻蚀舣重特征的微纳光子学元件,表现出一系列特有的光学效应.石英玻璃是一种优良的光学材料,具有热稳定性能好、透过率高、成本低等优点.基于石英玻璃制作深刻蚀光栅,是实现不同功能光子学器件的一种新技术途径,具有十分重要的应用前景.     

玻璃变晶体的技术:偏振分束深刻蚀石英光栅

通过引入深刻蚀光栅结构,普通的石英玻璃可以表现出类似双折射晶体的偏振分光性能.这种深刻蚀光栅是一种亚波长光栅结构,仅存在两个衍射级次,通过光栅表面刻蚀深度的优化控制,实现不同偏振方向的光出射到不同衍射级次上,实现了偏振分光的功能.     

管状波导−单壁碳纳米管太赫兹透射光谱研究

单壁碳纳米管是新一代透明导电材料，具有许多特殊的光学、电学和机械特性，在多种领域应用广泛。为此通过电弧法制备了单壁碳纳米管并进一步与有机玻璃（PMMA）管状波导集成，经实验和模拟研究了基于管状波导的单壁碳纳米管太赫兹透射光谱特性。研究结果表明，单壁碳纳米管可以使管状波导的太赫兹共振增强，可有效提高共振消光比，而石墨烯和炭黑对管状波导的太赫兹透射光谱几乎没有影响。     

垂直耦合悬空型氮化硅微盘光学传感器

提出了一种垂直耦合型悬空氮化硅微盘谐振型传感器,该传感器由一个底部非悬空的接入波导和一个顶部悬空的微盘腔组成,并用实验证明了其具有较高的器件灵敏度和良好的机械稳定性。对于半径40μm的微盘,在1548. 98 nm谐振波长下可以实现超过104的品质因数以及大小适中、5. 66 nm的自由光谱范围。该传感器的灵敏度可通过覆盖不同的有机液体来测量,实验测得值约为554 nm/RIU。该三维传感器的制备与传统的光刻工艺相兼容,利于大批量低成本生产,同时凭借器件尺寸小、工艺简单、检测灵敏度高、响应快、免标记等特点,在国防安全、生物检测和环境监测等方面具有广阔的应用前景。     

结构紧凑的高均匀性硅波导阵列波导光栅

基于绝缘体上硅材料平台，设计并制作了一种结构紧凑的高均匀性硅波导阵列波导光栅，其拥有8个输出通道并且通道间隔为200 GHz。分析了绝缘体上硅材料平台中硅波导的弯曲半径对弯曲损耗和有效折射率的影响。测试结果表明，该器件的插入损耗为19.6 dB，串扰为-15 dB，非均匀性为0.87 dB,3 dB带宽为1.06 nm，结构尺寸仅为294μm×190μm。芯片的制作工艺与互补金属氧化物半导体工艺兼容，这使得阵列波导光栅的大批量、低成本生产成为可能，对集成波分复用网络的发展具有重要的意义。