Optimization of 16×0.8 nm Si-based SiO_2 Arrayed Waveguide Grating

对设计的折射率差为0.75%的16×0.8nm硅基二氧化硅阵列波导光栅(AWG),围绕插损和串扰问题,采用广角有限差分束传播方法(FD BPM)进行了数值模拟和优化。通过优化在输入波导、阵列波导的喇叭口,得到了插损为1.5dB、串扰为-48dB的AWG,优化后的指标已达到商用要求。     

基于绝缘体上硅材料的25通道200 GHz的阵列波导光栅（英文）

报道了基于绝缘体上硅材料的25通道、信道间隔200 GHz的阵列波导光栅,分别优化了输入波导/输出波导/阵列波导间的最小间距(Δx_i/Δx_o/d),及其自由传播区和阵列波导之间边界结构(W_2/L_2/L_3).实验结果表明,该阵列波导光栅的插入损耗为5～7 dB,串扰为13～15 dB,该阵列波导光栅的性能得到有效提升.同时也提出了减小插损与串扰的进一步优化方案.     

基于绝缘体上硅材料的25通道200 GHz的阵列波导光栅

报道了基于绝缘体上硅材料的25通道、信道间隔200 GHz的阵列波导光栅, 分别优化了输入波导/输出波导/阵列波导间的最小间距 (Δxi/Δxo/d) , 及其自由传播区和阵列波导之间边界结构 (W2/L2/L3) .实验结果表明, 该阵列波导光栅的插入损耗为5～7 dB, 串扰为13～15 dB, 该阵列波导光栅的性能得到有效提升.同时也提出了减小插损与串扰的进一步优化方案.     

用于FBG解调的AWG芯片的设计、仿真与制备

设计、仿真并制备了一种用于光纤布拉格光栅(FBG)解调的阵列波导光栅(AWG)芯片。该芯片基于SOI衬底进行制备,并在AWG的输入/输出波导、阵列波导与平板波导之间采用双刻蚀结构进行优化。经仿真,该AWG的插入损耗为1.5dB,串扰小于 -20dB,3dB带宽为1.5nm。优化后的AWG芯片采用深紫外光刻技术、电感耦合等离子体等技术制备。经测试,该AWG的插入损耗为3dB,串扰小于 -20dB,3dB带宽为2.3nm。搭建了基于该AWG的解调系统,解调实验结果表明,该系统在0.8nm范围内的解调精度可达11.26pm,波长分辨率为6pm。     

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.     

顶部平坦化32通道AWG的设计与研制

根据优化输入端多模干涉器(MMI)结构设计,研制出32通道50 GHz通道间隔、顶部平坦化的阵列波导光栅(AWG)器件。该器件的采用6μm×6μm折射率差为0.75%的Si基SiO2埋型波导结构,阵列波导数为130,罗兰圆半径为9 419.72μm,相邻阵列波导长度差为128.42μm。测试结果表明:AWG器件插入损耗(IS)为-5~-8.5 dB,串扰>-25 dB,3 dB带宽>0.25 nm。     

低损耗高集成度氮化硅阵列波导光栅波分(解)复用器

氮化硅平台阵列波导光栅(AWG)波分(解)复用器具有损耗低、集成度高、温度敏感性低等优势。基于联合微电子中心有限责任公司(CUMEC)的氮化硅集成光子工艺平台,从波导传输损耗、阵列波导与平板波导模式转换损耗、截断损耗、泄漏损耗等方面对氮化硅基AWG波光(解)复用器插入损耗进行了优化,并采用标准CMOS工艺完成低损耗C波段AWG密集波分(解)复用器制备。该氮化硅基AWG密集波分(解)复用器输出通道数为16,输出通道频率间隔200 GHz。测试结果表明,该AWG波分(解)复用器的平均插入损耗为2.34 dB,1 dB带宽为0.44 nm,3 dB带宽为0.76 nm,串扰约为-28 dB。芯片尺寸为850μm×1700μm,较平面光波导(PLC)基AWG大大减小。     

一种降低列阵波导光栅相邻信道串扰的方法

阵列波导光栅 (AWG)作为波长滤波器在光通信领域具有很大的应用前景。串扰是影响阵列波导光栅应用的重要因素之一。为了降低阵列波导光栅相邻信道的串扰 ,本文提出并研究了一种降低阵列波导光栅的新方法。该方法利用阵列波导光栅的衍射特点性 ,通过调节阵列波导光栅的自由光谱范围 (FSR)、罗兰圆焦距和阵列波导数目 ,使得各信道信号的输出极小值处于其它信道输出波导中心 ,无次极大处于其它波导中 ,从而降低了阵列波导光栅的串扰 ,特别是相邻信道之间的串扰。通过光束传播方法 (BPM)的模拟了具有不同FSR的 1× 16阵列波导光栅 ,结果显示 ,该方法能将相邻信道之间的串扰降低约 5 .7dB。     

用于单片集成的InP阵列波导光栅设计和制备

InP 阵列波导光栅(AWG)是InP 基单片多波长转换器中的重要单元。采用深脊型波导结构,设计了一种10通道、通道间隔200GHZ(1.6nm)的偏振无关型InP基阵列波导光栅。采用外延技术、光刻、感应耦合等离子体刻蚀技术等在实验室制造出了这种AWG。经过测试,插入损耗约为-8dB,串扰小于-17dB,中心通道和旁边通道的通道均匀性基本上在3dB左右。     

聚合物阵列波导光栅波分复用器带宽平坦化分析

提出了一种阵列波导光栅(AWG)波分复用器带宽平坦化的有效方法。在常规型阵列波导器件中,把相邻奇数阵列波导长度差减少增量,并把相邻偶数阵列波导长度差增加相同的增量,即可获得平坦的箱形波谱响应。对17×17信道聚合物AWG波分复用器的模拟结果表明,箱形波谱响应的3 dB带宽约为0.49 nm,每条输出信道的串扰皆低于-28 dB。     

硅基二氧化硅阵列波导光栅相位误差数值分析

采用传输函数法对硅基二氧化硅阵列波导光栅(AWG)的相位系统误差和随机误差进行了详细的分析.系统误差的模拟结果表明阵列波导的有效折射率和相邻阵列波导长度差ΔL的偏移将会对使中心波长λ0偏离设计值,平板波导有效折射率、阵列波导的间距、罗兰圆聚焦长度R的偏移会使通道间隔偏离设计值.随机误差的模拟结果表明相邻阵列波导长度差、阵列波导中芯区折射率、芯区宽度、芯区厚度的随机波动对AWG的串扰影响较大,而波导上、下包层折射率的波动对AWG串扰影响较小.     

硅基二氧化硅阵列波导光栅相位误差数值分析

采用传输函数法对硅基二氧化硅阵列波导光栅(AWG)的相位系统误差和随机误差进行了详细的分析.系统误差的模拟结果表明阵列波导的有效折射率和相邻阵列波导长度差ΔL的偏移将会对使中心波长λ0偏离设计值,平板波导有效折射率、阵列波导的间距、罗兰圆聚焦长度R的偏移会使通道间隔偏离设计值.随机误差的模拟结果表明相邻阵列波导长度差、阵列波导中芯区折射率、芯区宽度、芯区厚度的随机波动对AWG的串扰影响较大,而波导上、下包层折射率的波动对AWG串扰影响较小.     

基于绝缘层上硅平坦化阵列波导光栅的单纤三向器

设计了基于绝缘层上硅(SOI)平坦化阵列波导光栅单纤三向器.三向器三个波长(1310,1490和1550nm)工作在阵列波导光栅的三个不同的衍射级数,并在阵列波导光栅的输入波导末端引入多模干涉器(MMI),实现了平坦响应的三波长波分复用.模拟结果表明基于这一设计的三向器3dB带宽为6nm,串扰小于-40dB,插损为5dB.制备的三向器经测试输出光场清晰,实现了三向器的功能.     

基于绝缘层上硅平坦化阵列波导光栅的单纤三向器

设计了基于绝缘层上硅(SOI)平坦化阵列波导光栅单纤三向器.三向器三个波长(1310,1490和1550nm)工作在阵列波导光栅的三个不同的衍射级数,并在阵列波导光栅的输入波导末端引入多模干涉器(MMI),实现了平坦响应的三波长波分复用.模拟结果表明基于这一设计的三向器3dB带宽为6nm,串扰小于-40dB,插损为5dB.制备的三向器经测试输出光场清晰,实现了三向器的功能.     

硅基二氧化硅阵列波导光栅相位误差数值分析

采用传输函数法对硅基二氧化硅阵列波导光栅(AWG)的相位系统误差和随机误差进行了详细的分析. 系统误差的模拟结果表明阵列波导的有效折射率和相邻阵列波导长度差ΔL的偏移将会对使中心波长λ0偏离设计值，平板波导有效折射率、阵列波导的间距、罗兰圆聚焦长度R的偏移会使通道间隔偏离设计值. 随机误差的模拟结果表明相邻阵列波导长度差、阵列波导中芯区折射率、芯区宽度、芯区厚度的随机波动对AWG的串扰影响较大，而波导上、下包层折射率的波动对AWG串扰影响较小.     

箱型光谱响应聚合物阵列波导光栅的研制

通过减少奇数阵列波导的芯宽度,同时增加偶数阵列波导的芯宽度的技术,构造了箱型光谱-选用氟化聚芳醚FPE聚合物材料,设计并制备了17×17信道箱型光谱响应阵列波导光栅(AWG)波分复用器.测试结果表明,器件的中心波长为1550.87nm,波长间隔为0.8nm,3dB带宽约为0.476nm,串扰低于-21dB,插入损耗为13～15dB.     

相位误差对阵列波导光栅传输特性的影响

研究了阵列波导光栅 (AWG)制作过程中产生的误差所引起的相位误差对AWG传输特性的影响。非随机误差引起的相位误差使信道的中心波长产生漂移 ,研究表明波导宽度 0 0 2 μm的变化将引起中心波长漂移 0 1nm。随机误差所产生的随机相位误差将恶化AWG的串扰特性 ,计算表明 ,最大随机误差为 0 0 0 0 0 4rad μm时 ,串扰将增加 4 2dB。     

1×32硅基二氧化硅阵列波导光栅的研制

采用高精度光刻版、PECVD材料生长、反应离子刻蚀和端面8. 角抛光等技术,设计并研制了1×32硅基二氧化硅阵列波导光栅. 研制的AWG芯片,其相邻通道引起的通道串扰小于-28dB,非相邻通道引入的串扰小于-35dB. 通道的插入损耗在进行光纤耦合封装后进一步提高,平均损耗约为4.9dB,不均匀性约为1.72dB.     

1×32硅基二氧化硅阵列波导光栅的研制

采用高精度光刻版、PECVD材料生长、反应离子刻蚀和端面8°角抛光等技术,设计并研制了1×32硅基二氧化硅阵列波导光栅.研制的AWG芯片,其相邻通道引起的通道串扰小于-28dB,非相邻通道引入的串扰小于-35dB.通道的插入损耗在进行光纤耦合封装后进一步提高,平均损耗约为4.9dB,不均匀性约为1.72dB.     

箱型光谱响应聚合物阵列波导光栅的研制

通过减少奇数阵列波导的芯宽度,同时增加偶数阵列波导的芯宽度的技术,构造了箱型光谱. 选用氟化聚芳醚FPE聚合物材料,设计并制备了17×17信道箱型光谱响应阵列波导光栅（AWG）波分复用器. 测试结果表明,器件的中心波长为1550.87nm,波长间隔为0.8nm, 3dB带宽约为0.476nm,串扰低于-21dB,插入损耗为13~15dB.