基于不同衬底的二氧化硅可调复用器/解复用器的单片集成芯片研究

分别设计制备了基于石英衬底和硅衬底的16通道200 GHz二氧化硅可调复用器/解复用器.该器件由一个16通道200 GHz的阵列波导光栅(AWG)和Mach-Zehnder干涉型热光可调光衰减器(VOA)阵列构成.在衰减量达到20 dB的时候,基于石英衬底的器件的外加偏压和功耗分别是11.7V和110 mW;而基于硅衬底的器件的外加偏压和功耗分别是22V和380mW.分析了基于不同衬底的器件性能出现差别的原因,并设计了新的结构,提高了器件性能.     

基于MEMS微镜的可调光学衰减器

设计并制作了一种基于微光机电系统(MEMS)微镜的可调光衰减器(VOA)。其中微镜的谐振频率为11.26kHz,采用垂直梳齿驱动器驱动。微镜采用体硅微加工工艺在绝缘体上硅(SOI)片上制作。采用制作的微镜和双光纤准直器装配成VOA,衰减器在扭转角度为0.3°时驱动电压只有4.4V,开启和关断时的响应时间分别为1.67ms和2.74ms,插入损耗为0.6dB,最大衰减值为40dB。     

基于3 μm-SOI的波分复用/解复用器与电吸收型VOA的单片集成

波分复用/解复用器与可调光衰减器的是光通信系统中的重要元器件。为了得到制备工艺简单、响应速度快的二者的单片集成芯片,并且考虑到其与其他不同光器件的集成可能性,在绝缘体上硅材料制作了16通道、信道间隔200 GHz的阵列波导光栅复用/解复用器与电吸收型可调光衰减器的单片集成。该器件的片上损耗小于7 dB,串扰小于-22 dB。电吸收型VOA在20 dB的衰减量下的功耗为572 mW （106 mA,5.4 V）。此外,该器件可以实现光功率的快速衰减,在0~5 V的外加方波电压下,VOA上升及下降时间分别为50.5 ns和48 ns。     

基于SOI的16通道VMUX器件单片集成

本文制作了基于绝缘体上硅(SOI)材料的16通道的光功率可调波分复用器(VMUX),并且采用了脊形波导结构。该器件是由信道间隔100GHz的阵列波导光栅(AWG)及电光型可调光衰减器(VOA)组成,该VOA采用了侧向p-i-n二极管结构。该VMUX器件的插入损耗为9.1dB,串扰为10dB。VOA在衰减量为20dB时的注入电流为60.74mA。器件的整体尺寸为2.9×1mm2。该VMUX器件具备优异的16通道波分复用及光功率均衡的性能。     

全光纤热光型可变光衰减器的闭环控制

根据全光纤热光型变光衰减器(FTOVOA)的光电特性提出了针对该型FTOVOA的闭环控制的设计,并研制了该型FTOVOA的闭环控制系统.实验结果表明,当FTOVOA衰减量小于35dB时,闭环控制系统使光衰减量漂移小于±0.23dB.通过引入闭环控制不仅改善了全光纤热光型可变光衰减器的稳定性,而且使这种电流控制型的可变光衰减器变为一种电压控制型器件.     

低功率消耗、响应快速的SOI基可变光学衰减器

采用绝缘体上Si(SOI)材料制作了马赫-曾德干涉型(MZI)SOI热光可变光学衰减器(VOA),利用隔热槽有效降低器件的功率消耗,提高响应速度。在1510～1610nm波长范围内动态调节范围可达到0～29dB。与未加隔热槽的相同结构光学衰减器相比,器件插入损耗和调制深度不受影响。最大衰减(29dB)时功率消耗由360mW降低为130mW,器件响应速度提高1倍,响应时间由大于100μs降为小于50μs。     

基于MEMS开关的射频衰减器的设计制作

提出了一种基于微机电系统(MEMS)开关的射频衰减器的设计方案。首先在DC~20 GHz内,以10 dB衰减量为目标,对整体电路结构进行设计,选择以共面波导(CPW)为传输线,接触式MEMS开关作为控制器件,同时以开关中的电容作为断路时的平衡器件进行电路匹配;然后按所需衰减量计算T型网络中各个电阻大小;按照计算值,在CST微波工作室中建模仿真得到工艺加工需要的尺寸;最后结合UV-LIGA工艺对衰减器进行了样片试制并对其性能进行了测试。测试结果显示,在DC~20 GHz内,目标衰减量为10 dB时,最大偏差可以控制在2 dB之内。结果表明,以MEMS开关为基础的衰减器,可以在宽频带内实现更加稳定的衰减。     

基于平行式液晶技术的可变光衰减器

介绍了一种基于液晶技术的可变光衰减器(VOA)的原理,提出了设计方案,并对器件性能进行了测试.结果表明: 器件可实现小于1 dB的插入损耗,提供0～30 dB的动态衰减范围,小于0.1 dB的分辨率,响应时间小于50 ms.     

高性能程控光衰减器的设计

基于灰度级中性密度滤光片衰减原理和光电旋转编码器控制技术研制成功的高性能程控光衰减器,取得了优良的衰减准确度(±0.1dB)、衰减重复率(0.015dB)、偏振相关损耗(≤0.03dB)、回波损耗(≥48dB)、插入损耗(≤1.8dB)等技术性能.详细介绍和分析了该光衰减器的关键技术及实施,并给出了相关的性能测试结果.为方便用户使用,光衰减器还设计了灵活的操作界面和计算机远程控制功能.光衰减器的各项技术指标均能满足用户的实际测试需要,在光纤通信领域获得了广泛的应用.     

基于SOI的低功耗低偏振相关损耗的可调光衰减器

基于硅的等离子体色散效应,构建了大尺寸SOI基光波导电光可调光衰减器(VOA)仿真模型,系统模拟分析了结构参数对VOA衰减及偏振相关特性的影响,优化设计出了低功耗、低偏振相关损耗的VOA器件,仿真结果表明,该VOA在20 dB衰减下的功耗仅为24 mW,偏振相关损耗为0.41 dB.     

基于低电压驱动MEMS的可调光衰减器的设计与性能分析

研制了一种低成本、小体积的静电驱动微电机系统（MEMS）可调光衰减器（VOA）。该器件采用了静电驱动微反射镜和光纤光准直器，它具有良好的光学性能，克服了传统VOA的缺点。它的驱动电压范围是0～8V，工作范围是0～25dB。给出了器件的衰减量和驱动电压的关系、光学性能的分析和试验结果。     

650nm波长低功耗聚合物可变光衰减器的研制

为了有效改善基于无机材料的可变光衰减器(VO A)功耗大以及成本高的问题,设计并研制了一种基于有 机聚合物材料的低功耗马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型VOA器件。为保证器件的单模传输,优 化了波导的结构和横截面 尺寸,同时对加热电极的热场分布进行了模拟分析。最后,采用紫外光刻和湿法刻蚀等半导 体工艺,制备出功耗较低、响应速 度较快的VOA器件。在650nm工作波长下,测得器件的衰减为14.6dB,驱动功率仅为12.3mW,器件的上升时间为 240μs, 下降时间为200μs。实验结果表明,采用聚合物材料,并通过对器 件的结构参数进行优化,可研制出工作在可见光波段的低功耗VOA器件。     

基于石英衬底的16通道二氧化硅可调复用器/解复用器的单片集成

本文是关于可调复用器/解复用器的单片集成,它由一个16通道200 GHZ的二氧化硅阵列波导光栅和一组马赫增德尔干涉型热光可调光衰减器阵列构成。该集成器件是基于石英衬底的,与基于硅衬底的器件相比,省去了沉积下包层的工艺步骤,并且降低了器件功耗。该集成器件的插入损耗是-5 dB,串扰小于-22 dB。在衰减为20 dB的时候每个通道的功耗只有110 mW。     

全光纤热光型可变光衰减器

根据光纤包层中的倏逝场机制,将具有热光效应的聚合物材料直接覆盖在侧边抛磨光纤上,进行了全光纤热光型可变光衰减器(VOA)的研究.根据理论分析,确定了在侧边抛磨光纤的抛磨区上覆盖材料的折射率与纤芯中光衰减量之间的关系,为选择适当折射率的热光材料提供依据.设计适当的侧边抛磨区,利用先进的轮式侧边抛磨技术,制备了侧边抛磨光纤,以达到最佳可变光衰减效果.采用螺绕电极和优化封装,制作出性能优良的全光纤热光型可变光衰减器.性能测试表明,器件插入损耗小于0.1 dB,衰减范围为0~80 dB,偏振相关损耗小于0.02 dB,背向反射大于70 dB.该方法制作的全光纤热光型可变光衰减器具有可用电驱动调控、可靠性高等优点.     

GaN MMIC六位数字衰减器的设计

基于GaN HEMT工艺成功研制出一款宽带六位数字衰减器,衰减范围为0～31.5 dB.通过研究GaN HEMT开关器件模型及电阻式衰减网络,选取合适的衰减器拓扑,减小了衰减器的插入损耗,提高了衰减精度,缩小了芯片尺寸.测试结果表明,在2～ 18 GHz频带内,该衰减器的插入损耗小于4.8 dB,64态衰减精度均方根误差小于0.6 dB,输入回波损耗小于-13 dB,输出回波损耗小于-12.5 dB,附加相移为-14°～4°.在10 GHz下,其1 dB压缩点输入功率达到34.5 dBm.裸片尺寸为2.30 mm× 1.10 mm.     

一种基于MEMS技术的可变光衰减器

介绍了一种基于微电子机械系统(MEMS)技术实现的可变光衰减器,通过微电磁驱动器改变输入输出光纤之间的径向偏移量来调整衰减量.分析了偏移量与衰减量的关系,通过MEMS微细加工技术实现了器件的制作和封装,介绍了加工及装配流程.并进行了性能测试,结果表明,新型可变光衰减器的插入损耗小于1 dB,动态范围约35 dB,工作电压小于5 V,偏振相关损耗小于0.1 dB,有望为光纤网络提供一种低成本、高性能的光通信器件.     

12dB微波薄膜衰减器的设计与制备

基于T型衰减网络结构设计并仿真了工作频率为DC~3GHz的微波薄膜衰减器,并采用磁控溅射法在BeO基片上制备了TaN微波薄膜衰减器。仿真结果表明,所设计的微波薄膜衰减器在DC~3GHz工作频率内,衰减量为12 dB,输入端口电压驻波比小于1.1。测试结果表明,所制备的微波薄膜衰减器在DC~3GHz工作频率内,衰减量为(12.0±0.5)dB。     

Si纳米线阵列波导光栅制备

采用绝缘层上Si(SOI)材料设计制备了3×5纳米线阵列波导光栅(AWG),器件大小为110μm×100μm。利用简单传输法模拟了器件的传输谱,并采用二维时域有限差分(FDTD)模拟中心通道输出光场的稳态分布,模拟结果表明,器件的通道间隔为11 nm,通道间的串扰为18 dB。通过电子束曝光(EBL)和感应耦合等离子(ICP)刻蚀制备了所设计的器件,光输出谱测试分析表明,器件中心通道的片上损耗为9 dB,通道间隔为8.36～10.40 nm,中心输出通道的串扰为6 dB。在误差允许范围内,设计和测试的结果一致。     

多通道数字可调光衰减器模块的设计与实现

设计了一种基于电控可调光衰减器(EVOA)的多通道数字可调光衰减器模块,该模块集成多达32通道的光衰减器,可根据需要灵活进行配置,并采用了通用的I2C通信接口,非常方便和简单地应用于系统设备中.该模块克服了EVOA电压衰减非线性的缺点,衰减精度高,而且保留了EVOA的光学特性.     

热光可调谐Si基聚合物列阵波导光栅

报道了用五氟苯乙烯共聚甲基丙烯酸环氧丙酯(PFS-co-GMA)的聚合物材料制备的33×33信道热光(TO)可调谐的阵列波导光栅(AWG)。给出了器件的制作工艺流程和测试结果。测得器件的波长间隔为0.81nm,3dB带宽为0.35nm,串扰约为-20dB,中心输出信道和边缘输出信道的插入损耗分别为10.4dB和11.9dB,TO可调谐值为-0.12nm/K,在温度为10~65℃时的器件工作中心波长为1545.21~1551.81nm,调谐范围为6.6nm。