LiNbO3 1×2非对称电极Y分叉数字光开关的研究

文章提出一种关于非对称电极低串扰数字光开关的新型设计方案，在Y分叉后端引入S弯曲波导，通过在Y分叉处的非对称电极和弯曲波导的弯曲电极处施加一定的同步电压，实现了比没有S弯曲的开关更低的串扰。此种设计采用有限差分光束传播方法（FDBPM）来分析，模拟结果显示，在光波长为1．55μm时，开关电压8V．串扰〈-25dB。     

非对称电极数字光开关

提出了一种新型的数字光开关电极结构.用两组不对称的电极作用于Z切割LiNbO3Y分叉波导上,其中一组电极从Y分叉波导的顶端就开始对波导进行作用,由于开关电极加强了对Y分叉强耦合区的作用,因此开关的串扰有了很大的降低.用光束传输法(BPM)软件模拟了该结构的性能,与对称电极结构相比,开关电压在6V左右时串扰降低了约6dB,开关电压在6～9V之间时开关串扰<-20dB.     

基于LiNbO3非对称电极1×2Y分叉数字光开关

提出了一种基于LiNbO3材料的非对称电极Y分叉数字光开关(DOS)结构.其特点是采用非对称电极结构加强锥形区和强耦合区的电极控制作用,从而提高开关的性能.计算机模拟显示,使用高于6 V的开关电压,其串扰可以压低到-26 dB左右,比对称电极结构约低8 dB,实验结果也验证了这种开关结构的可行性.在LiNbO3衬底上,通过Ti扩散波导工艺制作的样品,当开关电压为15 V时,串扰达到了-24 dB左右.     

基于热光效应的1×4聚合物数字光开关

提出了基于热光型聚合物的集成有S弯曲光衰减器的1×4 Y分叉数字光开关.利用开关与光纤阵列耦合用的S弯曲,将其设计成可变光衰减器,这使得器件更紧凑,并获得低串扰和大分叉角.在小于200mW的驱动功耗下,器件串扰可低至-35dB.     

基于热光效应的1×4聚合物数字光开关

提出了基于热光型聚合物的集成有S弯曲光衰减器的1×4 Y分叉数字光开关.利用开关与光纤阵列耦合用的S弯曲,将其设计成可变光衰减器,这使得器件更紧凑,并获得低串扰和大分叉角.在小于200mW的驱动功耗下,器件串扰可低至-35dB.     

A 1×4 Polymeric Digital Optical Switch Basedon the Thermo-Optic Effect

提出了基于热光型聚合物的集成有S弯曲光衰减器的1×4 Y分叉数字光开关. 利用开关与光纤阵列耦合用的S弯曲，将其设计成可变光衰减器，这使得器件更紧凑，并获得低串扰和大分叉角. 在小于200mW的驱动功耗下，器件串扰可低至-35dB.     

低串扰Y分叉1×2热光型数字光开关

设计了一种基于聚合物材料热光效应的1×2数字光开关(DOS)新结构。该结构将Y分叉DOS与具有引导和可变光衰减(VOA)功能的S弯曲过渡波导集成,在不增加器件结构的基础上,可大大提高开关性能,并采用填埋尖角的方法改进设计Y分叉,增大了Y分叉角度的范围,降低了工艺难度。由光束传输法(BPM)模拟表明,对于波长为1.55μm、Y分叉角度α=0.3°和计算功耗为120 mW时,该结构可实现低于-40 dB的串扰,插入损耗小于0.5 dB,具有很好的极化独立性和波谱平坦性、良好的稳定性和可重复性以及易于集成等特点。     

非对称Y分支波导结构的理论分析

对非对称Y分支进行了理论分析和计算。求解五层非对称波导正交模式,将之与波导模式结合,对两种不同形状的非对称Y分支串扰特性进行了定量分析,其结果与BPM软件模拟结果符合相当好。这种理论形式简单,应用范围大。     

1550nm低推挽电压聚合物定向耦合电光开关的设计

应用保角变换法、镜像法、耦合模理论和电光调制理论设计了一种推挽电极聚合物脊形波导定向耦合电光开关,阐述了基本结构和工作原理,给出了器件的设计和优化过程,主要分析了耦合长度、开关电压、输出光功率、插入损耗、串扰等特性. 为了实现正常的开关功能,讨论了制作公差、波谱漂移以及单模光纤耦合损耗对器件性能的影响. 模拟结果表明,所设计的开关的耦合长度为3082μm,开关电压为2.14V;插入损耗小于1.14dB,串扰小于-30dB. 与BPM仿真结果以及实验结果的对比表明,文中提出的波导和电极的理论分析与计算方法具有较高的精度和可行性.     

1550nm低推挽电压聚合物定向耦合电光开关的设计

应用保角变换法、镜像法、耦合模理论和电光调制理论设计了一种推挽电极聚合物脊形波导定向耦合电光开关,阐述了基本结构和工作原理,给出了器件的设计和优化过程,主要分析了耦合长度、开关电压、输出光功率、插入损耗、串扰等特性.为了实现正常的开关功能,讨论了制作公差、波谱漂移以及单模光纤耦合损耗对器件性能的影响.模拟结果表明,所设计的开关的耦合长度为3082μm,开关电压为2.14V;插入损耗小于1.14dB,串扰小于-30dB.与BPM仿真结果以及实验结果的对比表明,文中提出的波导和电极的理论分析与计算方法具有较高的精度和可行性.     

非对称马赫-曾德尔干涉型低串扰聚合物光开关

针对对称马赫-曾德尔干涉(MZI)型光开关工艺制备中形成的光栅结构所引起的导模与辐射模耦合是恶化光开关串扰特性的一个重要因素,提出一种采用非对称的MZI结构来抑止光栅导模和辐射模间耦合的新型聚合物电光开关设计方案。研究结果表明,光开关的串扰可以从-20dB改善到-50dB以上;同时,器件的开关电压也从传统MZI型结构开关电压的1.5Vπ减小到了1.0Vπ。     

非对称共面波导弯曲结构模式转换的研究

针对传统共面波导弯曲结构传输损耗较大的问题,研究了非对称共面波导弯曲结构.将时域多分辨率分析算法与从Y参数提取c模、π模特性阻抗的方法相结合,推导了二端口两种模式的散射矩阵计算公式.计算了非对称共面波导弯曲结构的传输系数.在理论分析的基础上,提出了一种测试模式间能量转换的实验装置.理论分析和实验结果证明：相对于传统共面波导弯曲结构,非对称共面波导弯曲结构的模式间能量转换更低,传输损耗更小.     

非对称Y分支光波导分路器的设计

在分析了非对称Y分支平面光波导理论的基础上,利用BPM算法,对Ti:LiNbO3分支波导进行了计算和仿真,得到了其分叉角与功率分配的关系;同时对几个Y分支级联所构成的非对称分路器进行了研究,结果表明利用非对称光分路器分配光功率,可以满足不同用户的需求.这为制作光分支器提供了一种新的设计思路.     

聚合物脊形波导定向耦合电光开关的电极优化

给出了一种新型聚合物脊形波导定向耦合电光开关的结构模型和设计方法.应用保角变换法和镜像法分析了对称共面双电极的电场分布.为了获得最小的模式损耗和开关电压,优化了电极厚度、电极宽度和电极间距.为了使器件实现正常的开关功能,讨论了所能允许的开关电压的波动范围.模拟计算结果如下:脊形波导的芯宽度4.0μm,芯厚度1.5μm,脊高0.5 μm,耦合间距3.0μm,优化后的电极厚度0.15 μm,电极宽度3.0μm,电极间距3.5μm,耦合长度3 082μm,开关电压5.43 V;当开关电压在5.28到5.59 V范围内波动时,器件的插入损耗小于0.60 dB,串扰小于-30 dB.与BPM仿真结果的对比表明,该优化方法具有较高的精度.     

多功能2×2 GaAs/GaAlAs多模干涉型光开关分析

提出了一种基于深刻蚀脊形光波导带模斑转换器的多功能2×2 GaAs/GaAlAs多模干涉型光开关,并用变量变换级数展开法及三维有限差分束传播法对其进行了模拟分析与优化设计.结果表明,通过控制多模波导中央的两段Schottky电极,器件可实现交叉态、直通态及3dB耦合器功能,并有较大的制作容差、较宽的工作带宽,只须一个多模波导,器件结构紧凑.采用深刻蚀脊形光波导能够满足多模干涉型器件的精确自镜像要求,并使输入/输出光波导在单模工作下有较大的横截面,较低的弯曲损耗及较小的耦合串扰.通道末端引入的模斑转换器可方便地与单模光纤连接耦合.     

两种不同Y分支光波导的弯曲损耗研究

针对低损耗S型弯曲Y分支的分析与设计,分别用弯曲损耗理论和有限差分光束传输法分析了两种不同的S型弯曲Y分支的损耗特性,比较了不同的波导宽度、分支间距和分支张角对波导输出损耗特性的影响,得出了一组最优化的Y分支波导设计参数.     

基于氮氧化硅与聚合物混合集成低功耗全内反射热光开关

利用具有相反热光特性的氮氧化硅(SiON)与聚合物材料,采用混合集成技术设计了一种低功耗全内反射(TIR)热光波导开关。该光开关通过在两交叉的氮氧化硅波导芯的X结中心部分制作一个深度等于波导芯厚度的狭缝,并在其中填充与波导包层相同的聚合物材料,同时在狭缝聚合物上方制作加热电极来实现开关功能。理论分析表明,通过选择与氮氧化硅折射率相匹配的聚合物材料,并优化设计单模光波导尺寸,两交叉波导间的夹角、所开狭缝的宽度以及相应的加热电极结构,对于1550nm的工作波长,开关的驱动功率在低至2.3mW时仍可实现消光比均大于36dB,串扰均小于-36dB的TE与TM模式。     

彩色等离子体显示板的光串扰研究

本文提出彩色等离子体显示板的两个新参数──绝对光串扰和相对光串扰，确定其定义，并制定测试方法。着重讨论了相对光串扰与驱动电压、放电电极间距、电极宽度之间的关系。同时对用障壁抑制光串扰的效果予以初步探讨     

双M-Z干涉仪中Y分支波导设计与分析

介绍了分支波导和S形弯曲波导,设计了对称双Y分支S形弯曲波导的结构,并计算了其弯曲损耗。对1/2Y和1/4Y分支波导的传输及弯曲损耗随长度的变化进行了模拟仿真,结果表明,设计的双Y分支波导达到了低损耗的要求。最后对双M-Z干涉仪的光场传输进行了二维各向同性仿真,得到其光场传输图和折射率分布图。结果表明,设计的双M-Z干涉仪的分光比可达1∶1∶1∶1。     

用B样条函数对S形弯曲波导进行结构优化

S形弯曲波导是集成光器件中不可缺少的部分。在光开关阵列、星形耦合器以及阵列波导光栅等器件中。以及将多个元件集成到一个芯片上时，都需要很多的S形弯曲波导来实现波导的侧向位移和连接。其尺寸和损耗直接影响整个器件的损耗以及集成密度。弯曲波导插入损耗(不包括由于结构缺陷而产生的光的散射损耗)由两部分组成：纯弯曲损耗和过渡损耗。从弯曲损耗产生的机理人手，提出用B样条泛函逼近理论实现任意边界条件下S形的优化方法，得到纯弯曲损耗尽可能小，并消除与直波导相连处过渡损耗的S形波导。且与正弦、余弦和双圆弧曲线得到的S形进行对比，用光束传播法验证。结果表明优化曲线插入损耗明显小于双圆弧和余弦曲线。