硫系集成光频梳（特邀）

硫系玻璃集成光学微腔（硫系微腔）具有高线性折射率和高非线性系数、超宽透光窗口、较低的热光系数,并且可通过常规半导体微纳加工技术实现精确的色散调控,在非线性集成光子学领域备受关注。近年来,来自中山大学的研究者们开发了新型Ge₂₅Sb₁₀S₆₅硫系材料平台并实现了一系列具有高品质的硫系集成光子器件。主要综述了基于硫系微腔实现集成孤子光频梳产生和调控方面的工作。通过不断优化集成光子器件的加工工艺,实现了具有高品质因子（Q>106）的集成微环谐振腔,进一步通过精确的色散调控分别在该硫系集成微腔内实现了低泵浦功率的锁模光孤子频梳和宽带可调谐的拉曼-克尔光频梳。     

集成光学与光子学

本文从光纤通信和光计算机出发，讨论了集成光学（激光子学）的现状和发展道路。     

Si基微纳集成光波导的理论设计

提出了一种宽度从微米到亚微米、深亚微米、再到纳米级渐变的微纳集成结构光波导,并通过理论分析和模拟计算得到了基于Si基半导体材料的微纳集成光波导参数.其制作工艺非常简单,插入损耗在1～2.5dB之间.这种微纳集成光波导不但可解决芯径为10μm的单模光纤与纳米量级的光子晶体波导器件间的光对接、耦合和互连等难题,还可缩小光波导器件芯片的单元尺寸,有利于提高器件的集成度.为光电子器件向纳米光子集成方向的发展提供了新途径,为新一代全光通信用微纳新原理光电子器件及功能集成的发展提供了新思路.     

Si基微纳集成光波导的理论设计

提出了一种宽度从微米到亚微米、深亚微米、再到纳米级渐变的微纳集成结构光波导，并通过理论分析和模拟计算得到了基于Si基半导体材料的微纳集成光波导参数. 其制作工艺非常简单，插入损耗在1～2.5dB之间. 这种微纳集成光波导不但可解决芯径为10μm的单模光纤与纳米量级的光子晶体波导器件间的光对接、耦合和互连等难题，还可缩小光波导器件芯片的单元尺寸，有利于提高器件的集成度. 为光电子器件向纳米光子集成方向的发展提供了新途径，为新一代全光通信用微纳新原理光电子器件及功能集成的发展提供了新思路.     

Si基微纳集成光波导的理论设计

提出了一种宽度从微米到亚微米、深亚微米、再到纳米级渐变的微纳集成结构光波导,并通过理论分析和模拟计算得到了基于Si基半导体材料的微纳集成光波导参数.其制作工艺非常简单,插入损耗在1～2.5dB之间.这种微纳集成光波导不但可解决芯径为10μm的单模光纤与纳米量级的光子晶体波导器件间的光对接、耦合和互连等难题,还可缩小光波导器件芯片的单元尺寸,有利于提高器件的集成度.为光电子器件向纳米光子集成方向的发展提供了新途径,为新一代全光通信用微纳新原理光电子器件及功能集成的发展提供了新思路.     

集成光子学微波移相器研究进展

从集成光子学多路、高精度微波移相器在光控相控阵雷达系统中的应用背景出发,探讨了该器件的研究进展和应用前景.     

多路集成有机聚合物光子学射频移相器

本文简要介绍一种新型的集成光子学射频移相器,并对移相器的工作原理及特点进行分析。该新型移相器能够实现对每一阵元的相移量进行独立的调控、相移线性度大、插入损耗小、相移精度和幅度稳定度高等优点。结果表明,输出的射频信号的功率波动小于3dB,得到360°连续线性相移。     

短波中红外硅基光子学进展（特邀）

短波中红外光学（2~2.5 μm）在通信测距、卫星遥感、疾病诊断、军事国防等领域具有广泛的应用。作为短波中红外光学系统的关键核心部件,集成光电器件的开发一直都是重点的研究领域。得益于硅基材料超宽的光谱透明窗口,其在开发短波中红外集成光电子器件方面极具发展前景,近年来获得了广泛的关注。文中简要讨论了短波中红外硅基光子学的应用前景,从无源波导器件（包括波导、光栅耦合器、微型谐振腔、复用/解复用器等）、非线性光学波导器件和光电波导器件（包括调制器和探测器等）三方面综述了短波中红外硅基光子学的发展历史和前沿进展。     

硅基亚波长光栅波导在微波光子学中的应用

为了满足集成微波光子学的发展需要,随着硅基光子学的发展,硅基亚波长光栅波导被提出并受到关注.硅基亚波长光栅具备灵活度高、折射率可调等特性,主要用于实现光学滤波器、调制器、延迟线等集成微波光子学组件.本文对这类器件进行举例与讨论,并且在结尾提出对硅基亚波长光栅波导在集成微波光子学中应用的展望.     

中红外集成光子传感系统研究进展（特邀）

近年来,中红外（波长范围2~20 μm）集成光子学因其潜在的应用场景如吸收光谱、热成像、自由空间光通信等而受到了广泛的关注。中红外波段包含了多个大气透明窗口,有着作为气体传感应用的先天优势,并且得益于近红外成熟的器件设计测试流程与微纳加工技术,一些近红外的应用也能够较快地拓展至中红外波段。此外,集成光子器件在一些传感应用中不仅可以做到媲美传统设备的灵敏度,同时还具有低功耗、低成本、结构紧凑,易于与其他设备集成的特点。因此,中红外集成光子传感器件在未来将会在工业检测、科学研究、医疗诊断、军事安防、民用生活等领域中不断发挥出重要的作用。文中对中红外传感系统的三个主要部分:传感单元、光谱仪和探测器做出了简要介绍,展示了目前中红外集成光子传感器件的研究进展,并对其未来发展做出了展望。     

基于光子谐振环的波束形成网络研究

现代相控阵雷达对小重量、低损耗和低成本持续要求,同时获得宽角扫描时的大即时带宽和无波束偏斜扫描,针对上述要求,对基于微环谐振腔的连续可调的时间延迟网络进行了研究。为了实现最少延迟单元,研究了二进制树形拓扑结构和单边带抑制强度直接调制、双周期群延迟响应直接探测机制。作为特例,对于8单元的一维线阵进行了具体设计。设计结果显示,该网络具有显著的大带宽2 GHz,最大延迟时间400 ps,延迟抖动小于0.15倍的环周延迟。     

串联微环谐振器的光学特性

根据波导耦合方程,导出了串联微环谐振器的传输矩阵,并分析了环数、环间耦合系数以及损耗对串联微环谐振器输出特性的影响。数值模拟表明,串联微环谐振器具有光子带隙的特征。当环数增加时,通带内满足谐振条件的波长数增加;当环间耦合系数增加时,可使通带带宽加宽;通过适当选择环数和环间耦合系数,可以实现滤波和波分复用(WDM)的功能。选用脉冲宽度为50 ps的高斯型激光脉冲注入微环谐振器,发现当环间耦合系数较小时,出射脉冲相对于入射脉冲具有光学延迟的效果,并且随着环数的增加,延迟时间逐渐增大,而当环间耦合系数较大时,光学延迟效果不明显。     

集成微腔光频梳在精密测量中的应用（特邀）

精密测量是现代物理学的基石,而激光光源的发展直接推动了测量科学与技术的进步。21世纪初,光学频率梳的发明促使人们成功实现最精准的时间/频率标准装置——光学原子钟,推动了绝对光学频率测量、基本物理常数测量、精密距离测量以及分子光谱测量等精密测量技术的发展。然而早期的光梳光源系统复杂、价格昂贵,一般工作于大型实验室里,限制了其应用场景的拓展。近年来,出现了一种新型集成微腔光频梳,其具有体积小、功耗低、可批量制备等优势,吸引了科学界和产业界的广泛关注。不同于传统光梳,这种集成微腔光梳不需要依赖增益介质或可饱和吸收体实现锁模,而是通过高品质因子微腔增强的非线性作用来实现光梳的激发与锁模。这种全新的光梳激发与锁模机制降低了精密光源的体积和成本,在平民化精密测量应用中具有优势。文中介绍了集成微腔光梳在精密测量领域中取得的进展,主要围绕微型化光学原子钟、超快精密距离测量、精密光谱测量三个方向。最后对集成微腔光梳在未来精密测量应用中的机遇与挑战进行了总结与展望。     

硅基M×N型微环阵列谐振滤波器的理论分析

对硅基M行N列微环谐振滤波器的传输特性进行了理论分析,给出了M×N微环阵列谐振滤波器光强传递函数的通用公式.在1.55μm谐振波长下对其传输特性进行了数值模拟,计算结果表明,行数M取为奇数且行数M、列数N越大时,其谐振峰越平坦越陡峭,具有较好的滤波特性.选择M=5,N=10,谐振峰的3dB带宽约为0.35nm.     

波导微环共振滤波器的滤波特性分析

根据波导耦合模理论详细研究了微环共振滤波器的滤波特性,分析了单环、串联双环、串联三环结构等波导微环共振滤波器的滤波特点。通过模拟计算发现,滤波带宽平坦化程度和信道串扰大小主要依赖于由波导构成的各方向耦合器之间的功率耦合比k,同时微环波导的损耗是器件滤波特性劣化的重要原因。在一定优化参数条件下,多环结构的滤波效果优于传统单环结构,并且各方向耦合器功率耦合比k值的优化取值范围扩大,降低了器件工艺实现难度。     

分布布拉格反射器(DBR)对半导体微腔一些特性的影响

从光学传输矩阵方法出发,研究了分布布拉格反射器(DBR)生长顺序的不同对半导体平面微腔中电场振幅极大值位置及整个微腔选频特性的影响;同时指出了DBR对于λ0/2和λ0腔不同情况的最佳生长模式.     

分布布拉格反射器(DBR)对半导体微腔一些特性的影响

从光学传输矩阵方法出发 ,研究了分布布拉格反射器 (DBR)生长顺序的不同对半导体平面微腔中电场振幅极大值位置及整个微腔选频特性的影响 ;同时指出了 DBR对于λ0 / 2和λ0 腔不同情况的最佳生长模式     

拉曼增益对回音壁模式光学微腔的全光调制

基于光通信系统对于全光调制和全光开关等的需求,从理论上和实验上研究了拉曼增益对回音壁模式光学微腔系统共振模式的全光调制。理论分析表明,拉曼增益能够补偿回音壁模式光学微腔系统的损耗,进而改变微腔系统的耦合机制,在不对微腔系统做任何机械性移动的前提下实现对系统共振透射率的连续调制。实验中采用光纤锥耦合的二氧化硅微芯圆环腔,利用560W的低功率泵浦光引发的拉曼散射,波长为1 545.7 nm的信号光实现了13.5 dB的调制度,使得系统的耦合机制由欠耦合转化为临界耦合。     

平行信道串联多环谐振滤波器的箱形波谱响应

对平行信道串联多环谐振滤波器的传输特性进行了理论分析,给出了其光学传递函数公式。在谐振波长为1．55μm情况下,对其滤波特性进行了数值模拟。计算结果表明,选取串联微环数为4、信道与微环间的振幅耦合比率为0．25以及相邻微环间的振幅耦合比率为0．022时,箱形波谱响应即可形成,其3dB带宽约为0．2nm,谐振光的插入损耗约为1．5dB,非谐振光的最小值已接近-150dB。     

基于自由空间光学的光机电混合集成技术

随着微加工技术和微分析技术的发展,人们已经可以把大型的机电系统或者光学系统微型化并进行某种程度的集成.但是,由于光学元件和光学系统对微结构的材料性能、几何尺寸和表面质量等都有极为苛刻的要求,光学系统特别是自由空间光学系统的微型化仍然面临巨大的技术挑战.提出一种基于表面压印和三维铸模技术的自由空间光学系统集成技术,该技术解决了光学元件的微型化及层内和层间的光学互联;在此基础上,结合MEMS技术、印刷电路(PCB)和表面贴装(SMD)技术实现了片上的光机电混合集成.