蝶形多模干涉耦合器的数值分析

设计蝶形多模干涉(MMI)耦合器时,需要根据所要求的功率分割比率确定器件的结构参量。作为矩形多模干涉耦合器的特征参量的耦合长度,通过数值分析对称干涉型矩形多模干涉耦合器的成像位置而得到,从而可利用模传输分析(MPA)法的公式设计出蝶形多模干涉耦合器的理论预期结构。使用有限差分波束传输法(FD-BPM)对设计参量进行校正,并且数值算出器件实际实现的功率分割比率。针对基于SOI晶片的设计实例表明,仿真得到的蝶形多模干涉耦合器的长度较理论预期大2～4 μm,实际实现的功率分割比率较理论预期值低且器件形状越偏离矩形,其值相差越大。     

多模干涉耦合器重叠成像特性分析

根据多模干涉(MMI)耦合器的自映像原理,研究了输入场位置、位置数对重叠成像个数和成像位置的影响,总结出重叠成像规律,给出了重叠成像位置和成像个数的有关计算公式。用导模传输分析法验证了计算公式和重叠成像规律的正确性。     

多模干涉型集成光学器件研究进展

基于自镜像效应(SIE)的多模干涉(MMI)型集成光学器件是集成光学中具有广泛用途的重要器件。本文详细而系统地综述了近几年来MMI器在国内外的研究进展，特别是其在集成光学中的应用。     

多模干涉型双波长光功分器的设计与研究

研究了一种多模干涉型双波长光功分器,该器件可同时实现1．30μm、1．55μm波长的光信号功率分配。采用导模传输分析法,给出了该光功分器的工作原理,进而完成该功分器的设计。根据所确定的器件结构参数,结合器件制作过程中可能遇到的因素,详细分析了器件结构参数对器件性能的影响。经优化设计的双波长光功分器多模波导的宽度为28μm．长度为2735μm。两波长的插入损耗分别为0．59dB和0．41dB,两波长的功率离散分别为0．16dB和0．15dB。     

4×4区域调制多模干涉耦合器SOI光波导开关的设计

根据区域调制多模干涉耦合器光开关的工作原理,以2×2区域调制多模干涉光开关为基础,采用级联的方式设计了4×4区域调制多模干涉SOI光波导开关.用有限差分二维BPM方法模拟了器件在不同工作状态下的光场传输情况.器件工作波长为1.55μm,在不计耦合损耗时器件的平均插入损耗小于2.0dB/cm.     

紧缩型SOI多模干涉光开关的设计

提出了一种新的紧缩型SOI多模干涉(MMI)光开关。开关由单模输入输出波导和MMI耦合器组成。通过在多模波导区域引入调制区,利用Si的等离子色散效应(PDE)改变调制区的折射率来实现开关动作。用FD-BPM方法对开关的工作原理和性能进行了模拟与分析。结果表明,光开关良好的综合性能,而整个开关的长度只有7mm。     

一种基于多模干涉波导的超低尺寸波分复用器

波分复用/解复用器作为数据传输的核心器件,广泛应用于片上光互联网络中,其中最重要的指标就是器件的尺寸,插入损耗和串扰大小,为解决传统硅基阵列波导光栅尺寸较大,阵列波导光栅光强不均的问题,我们提出了一种基于绝缘体上硅(SOI)的环形反射器辅助多模干涉波导的四通道波分复用器,可以实现不同通道的波长分离。其核心尺寸仅为10μm×34μm,最小相邻通道串扰为-1442dB。     

应用多模干涉器件的白光干涉仪研究

基于因光纤通信发展而研制的多模干涉器件的原理和特点 ,提出一种结合多模干涉器件的白光干涉仪 ,并讨论了其典型应用。与微机械技术相结合 ,可成为小型化干涉仪     

用于相干接收的锥形多模干涉合波器

报道了一个新的基于锥形多模干涉的相干光波合波器.对锥形多模波导中的模式行为给出了完整的理论分析,并给出了该锥形合波器在不同结构下的输出特性.在一个绝缘体上硅的基板上实现了该器件.鉴于无后向反射,容易扩展为多口配置,对实验误差有大的允许度和尺寸紧凑等优点,这种锥形多模干涉的合波器是大型光子集成中所用的相干光波合波器的理想选择.     

多模干涉耦合器及其在光通信系统中的应用

文章概述了多模干涉耦合器的结构、工作原理和目前常用的分析方法,重点阐述了多模干涉耦合器的光传输特性.最后,详细介绍了多模干涉耦合器在光纤通信系统的多种用途.     

一种紧缩型的SOI 3-dB多模干涉耦合器

采用线锥形结构,在silicon-on-insulator (SOI)材料上设计并实现了一种新的紧缩型3-dB多模干涉耦合器(MMI).与普通的矩形结构3-dB MMI耦合器相比,该器件长度减少了40%.耦合器输出均衡度为1.3dB,过剩损耗为2.5dB.     

位置数为2的多模干涉耦合器相位关系分析

根据多模干涉耦合器的自映像原理,分析了位置数为2的多模干涉耦合器相位关系.相位关系与输入场位置有关,得出位置数为2的多模干涉耦合器相位关系表达式.用导模传输分析法验证了相位表达式的正确性,为一维和二维限制的多模干涉耦合器的设计提供了理论基础.     

一种基于多模干涉耦合器的集成光开关研制

设计并制作了一种采用InP/InGaAsP材料的2×2基于多模干涉(MMI)器的Mach-Zehnder干涉仪(MZI)光开关,用三维有限差分束传播法(3D-BPM)对器件进行了优化设计与模拟分析。开关端口设计为单模波导且对偏振不敏感,采用电流注入调制相移区折射率,当折射率的改变引起π相位差时实现开关状态转换。测试结果表明,当注入电流达到43 mA时光信号从交叉端口交换到直通端口,开和关状态的串扰分别为-19.2 dB和-14.3 dB。     

基于SOI的2×2 MMI耦合器的设计

设计了一种可用于阵列波导光栅(AWG)解调集成微系统的绝缘体上硅(SOI)基2×2多模干涉(MMI)耦合器,用光束传播法(BPM)对MMI耦合器进行了模拟。耦合器输入/输出波导采用倒锥形,多模干涉区尺寸为6μm×57μm。在TE偏振中心波长为1.55μm时,器件附加损耗为0.46dB,不均匀性为0.06dB。在1.49～1.59μm波长范围内耦合器的附加损耗小于1.55dB。仿真结果表明所设计的2×2MMI耦合器体积小、附加损耗低、波长响应范围宽、分光均匀,符合片上集成系统的要求。     

多模干涉异质结光子晶体波导光功分器的研制

基于自映像原理,设计并分析一种新的紧凑多模干涉异质结光子晶体波导光功分器,采用时域有限差分法数值模拟了光波能带结构和光传输特性.选择适当耦合长度可控制给定频率输入光的输出.进一步研究表明,通过改变光功分器内部一个介质柱半径大小,可以改变输出光功率,从而证实了这种器件不仅具有波长选择性,而且具有潜在的可调性.     

硅基槽波导级联多模干涉耦合器型偏振分束器

提出了一种基于硅基槽波导的级联多模干涉(MMI)耦合器型偏振分束器,由锥形及矩形结构MMI耦合器构成.级联结构使器件长度无需为两偏振模自镜像长度的公倍数,不仅能有效减小器件尺寸,而且提高设计灵活性.同时,利用槽波导的高双折射特性及MMI耦合器的锥形结构,可进一步缩短器件尺寸.分析结果表明,所提器件能够有效实现偏振束分离,两级MMI工作区总长度仅为42μm,准TE与准TM模的偏振消光比分别为29.8和31.4d B,1.55μm波长下的插入损耗分别为0.395和0.699 d B,偏振消光比大于20 d B时光带宽为43 nm,覆盖整个C波段.最后,详细分析了器件关键参数的制造误差对器件性能的影响.     

高均匀性1×4多模干涉耦合器的研究与设计

针对多输出端口输出光功率的不均匀性问题,文章设计了一种基于绝缘体上硅(SOI)的1×4多模干涉(MMI)耦合器,提出了一种优化其均匀性的新方法。耦合器输入/输出端采用锥形波导,为提升MMI耦合器的均匀性,对输出端锥形波导采用不等宽设计,通过优化,四路输出端口均匀性高达0.007 4 dB,而总的插损仅有0.058 dB。依据该方法最终使得输出端波导的传输常数失配,避免了波导之间的串扰,实现了对MMI耦合器输出端口均匀性的提升。