基于键合技术的新型集成光学干涉仪

提出了一种基于超薄薄膜光电二极管(PD)构成的新型集成光学干涉仪构造方案，基于键合技术，论证了超薄薄膜光电二极管阵列集成化构成集成光学干涉仪的可能性。着重描述了集成光学干涉仪构造关键部件——超薄薄膜光电二极管的设计、制造及其特性。所构成的集成光学干涉仪经实验得到初步验证，结果表明，利用微细加工制作微光学干涉计是完全可行的。     

基于键合技术的新型集成光学干涉仪

提出了一种基于超薄薄膜光电二极管(PD)构成的新型集成光学干涉仪构造方案,基于键合技术,论证了超薄薄膜光电二极管阵列集成化构成集成光学干涉仪的可能性.着重描述了集成光学干涉仪构造关键部件--超薄薄膜光电二极管的设计、制造及其特性.所构成的集成光学干涉仪经实验得到初步验证,结果表明,利用微细加工制作微光学干涉计是完全可行的.     

集成光学光电探测器

为了吸取集成光学的优点,就必须研制一种电-光集成元件,以避免电和光学元件间的复杂界面。首先制成一种电-光学集成光电探测器,它是在包含一个光电二极管的Si-SiO_2基片上沉积一个玻璃波导而构成的,通过这个波导,把入射光束导入光电二极管。结构如图1所示。     

一种引力波探测用高灵敏度四象限光电探测器

针对引力波探测空间天线激光干涉仪对四象限光电探测器提出的低噪声、高灵敏度、高带宽的要求,设计了一种四象限光电探测器芯片与读出电路混合集成的低噪声光电探测器.四象限光电探测器芯片采用四个性能一致的双耗尽区InGaAs PIN光电二极管单片集成结构,以降低二极管电容,减小象限间隔,提高灵敏度.通过PSPICE软件对由探测器芯片、低噪声跨阻放大读出电路构成的探测器模块进行了仿真,优化了电路参数,计算出相应的增益、带宽、噪声功率密度.性能测试表明,研制的集成式探测器模的-3 dB带宽为28.3 MHz,等效噪声功率密度为1.7pW/Hz1/2,象限增益一致性为0.76％,基本满足空间激光干涉仪的需求.     

硅衬底上二氧化硅基波导的光学互连

本文介绍了用于芯片间数据传送和时钟分配的导波光学互连技术。光学互连回路由二氧化硅导波回路、激光二极管和光电二极管构成。连接技术利用了在局部区域网络中使用的星型耦合器作为连接部件。通过混合集成技术用导波回路把激光二极管和光电二极管集成为一体。用四芯片互连回路做了初步实验,得到的数据速率为3.4×10~8比特/秒,时钟频率为250MHz。     

全光纤相干激光雷达本振光功率优化

研制了全光纤光路相干探测系统,该系统采用带尾纤的PIN光电二极管作为探测器,单模光纤干涉仪作为光学混频器.介绍了中频信号特点,结合光电二极管物理模型,给出了本振光功率对相干探测信噪比的影响和本振光功率的优化方法.实验结果表明:该优化方法可以给出相干探测系统合适的工作点.     

基于0.25μm MS/RF CMOS工艺的光电单片集成接收机设计

设计了一种单片集成的光电接收机芯片.在同一衬底上制作了基于同一工艺的光电二极管与接收机电路,以消除混合集成引入的寄生影响.这种单片集成接收机采用了先进的深亚微米MS/RF(混合信号/射频)CMOS工艺,利用这种新型工艺提供的新技术对原有光电二极管进行了改进,使其部分性能显著改善,并对整个光电集成芯片性能的提高有所帮助.     

基于0.25μm MS/RF CMOS工艺的光电单片集成接收机设计

设计了一种单片集成的光电接收机芯片.在同一衬底上制作了基于同一工艺的光电二极管与接收机电路,以消除混合集成引入的寄生影响.这种单片集成接收机采用了先进的深亚微米MS/RF(混合信号/射频)CMOS工艺,利用这种新型工艺提供的新技术对原有光电二极管进行了改进,使其部分性能显著改善,并对整个光电集成芯片性能的提高有所帮助.     

Monolithically Integrated Optoelectronic Receivers Implemented in 0.25μm MS/RF CMOS

设计了一种单片集成的光电接收机芯片．在同一衬底上制作了基于同一工艺的光电二极管与接收机电路，以消除混合集成引入的寄生影响．这种单片集成接收机采用了先进的深亚微米MS／RF（混合信号／射频）CMOS工艺，利用这种新型工艺提供的新技术对原有光电二极管进行了改进，使其部分性能显著改善，并对整个光电集成芯片性能的提高有所帮助．     

MESFETs集成的二极管激光器

集成光学研究者们已经在光纤系统元件的集成化方面，向前迈进了两大步。国际Rockwell微电子研究和开发中心的一个研究小组，用集成法制造了具有金属半导体场效应晶体管（MESFET)发射器的量子阱半导体激光器。他们采用了与单片制造技术一致的方法，Ortel公司的一个小组和加州理工学院研究人员，用集成法制造了光电二极管，金属半导体场效应晶体管放大器以及二极管激光器，以组成集成中继器。     

Flexible optical waveguide film fabrications and optoelectronic devices integration for fully embedded board-level optical interconnects

This paper demonstrates a flexible optical waveguide film with integrated optoelectronic devices (vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) and p-i-n photodiode arrays) for fully embedded board-level optical interconnects. The optical waveguide circuit with 45/spl deg/ micromirror couplers was fabricated on a thin flexible polymeric substrate by soft molding. The 45/spl deg/ couplers were fabricated by cutting the waveguide with a microtome blade. The waveguide core material was SU-8 photoresist, and the cladding was cycloolefin copolymer. A thin VCSEL and p-i-n photodiode array were directly integrated on the waveguide film. Measured propagation loss of a waveguide was 0.6 dB/cm at 850 nm.     

An approach to the optical interconnect made in standard CMOS process

A standard CMOS optical interconnect is proposed, including an octagonal-annular emitter, a field oxide,metal 1-PSG/BPSG-metal 2 dual waveguide, and an ultra high-sensitivity optical receiver integrated with a fingered P/N-well/P-sub dual photodiode detector. The optical interconnect is implemented in a Chartered 3.3-V 0.35-μm standard analog CMOS process with two schemes for the research of the substrate noise coupling effect on the optical interconnect performance: with or without a GND-guardring around the emitter. The experiment results show that the optical interconnect can work at 100 kHz, and it is feasible to implement optical interconnects in standard CMOS processes.     

金属粒子-介质复合薄膜中非平衡态电子瞬态弛豫的研究

利用飞秒脉冲激光和泵浦－探测技术测量了贵金属－介质复合薄膜（Ｃｕ－Ｂａ－Ｏ、Ａｕ－Ｂａ－Ｏ）的瞬态光学透过率随延迟时间的变化曲线，观察到了薄地光的吸收迅速增大并在皮秒时间内的状的现象，该现象是薄膜中超微粒子内费米能级附近电子被飞秒激光脉冲激光，产生非平衡态电子而经历瞬态弛豫造成的，本文从理论上给出了复合薄膜中Ａｕ超微粒子的电子声子相互作用常数ｇ的数值。     

利用保偏光纤马赫-曾德(MZ)干涉仪测量薄膜材料电光系数

利用保偏光纤MZ干涉仪测量了光学各向异性薄膜材料的电光效应.与传统MZ干涉仪相比,该干涉仪中所有的部件都采用保偏光纤进行连接.光源采用一个偏振输出最大功率为10mW的DFB激光器,用以得到高的信噪比.用该激光器测量超晶格材料的电光系数,同时用GaAs,KTP和GaN材料作为对比材料.测量的电光系数和已有结果有较好的可比性.     

A PLC‐Based Optical Sub‐assembly of Triplexer Using TFF‐Attached WDM and PD Carriers

We have fabricated a planar lightwave circuit (PLC) hybrid‐integrated optical sub‐assembly of a triplexer using a thin film filter (TFF)‐attached wavelength division multiplexer (WDM) and photodiode (PD) carriers. Two types of TFFs were attached to a diced side of a silica‐terraced PLC platform, and the PD carriers with a 45° mirror on which pin‐PDs were bonded were assembled with the platform. A clear transmitter eye‐pattern and minimum receiver sensitivity of ‐24.5 dBm were obtained under 1.25 Gb/s operation for digital applications, and a second‐order inter‐modulation distortion (IMD2) of‐70 dBc was achieved for an analog receiver.     

超薄金属膜V-型槽等离子波导的定向耦合研究

分析了在 1 550 nm 波长下超薄金属膜(金膜厚t=10 nm)V-型槽等离子波导间长程沟道等离激元导模的定向耦合。通过计算不同波导间距下的模式分布,得出了定向耦合器中奇、偶模有效折射率实部和传播长度随波导间距的变化情况,并进一步计算了相邻波导间的耦合长度、最大串扰与波导间距的关系曲线。计算结果表明:在波导间距较小时,耦合长度小于各模式的传播长度,随着波导间距的增加,耦合长度随之增加,最大串扰随之减小。对超薄金属膜V-型槽等离子波导的定向耦研究在集成光路的实际应用中具有重要的价值。     

利用保偏光纤马赫-曾德(MZ)干涉仪测量薄膜材料电光系数

利用保偏光纤MZ干涉仪测量了光学各向异性薄膜材料的电光效应.与传统MZ干涉仪相比,该干涉仪中所有的部件都采用保偏光纤进行连接.光源采用一个偏振输出最大功率为10mW的DFB激光器,用以得到高的信噪比.用该激光器测量超晶格材料的电光系数,同时用GaAs,KTP和GaN材料作为对比材料.测量的电光系数和已有结果有较好的可比性.     

Compression of femtosecond optical pulses with dielectric multilayer interferometers

The group velocity dispersion of a multilayer thin film Gires-Tournois interferometer used for reflection of ultrashort optical pulses can be continuously tuned from positive to negative values at an extremely low loss in pulse energy. Thus, this device can be applied for compression of femtosecond pulses independent of the sign of the frequency chirp by simple angle tuning of the interferometer. This has been demonstrated with up-chirped 210 fs pulses which have been compressed to an almost transform-limited duration of 115 fs.     

An optical integrated circuit for time-division 2-D velocitymeasurement

An LiNbO₃ optical integrated circuit pigtailed with two single-mode fibres, which allows time-division two-dimensional velocity measurement, is discussed. To detect time-division multiplexed beat signals corresponding to velocity components v_X and v_γ of a moving object, a waveguide switch is integrated on a Z-propagating LiNbO₃ substrate of 28×7 mm² in addition to a waveguide interferometer with a frequency shifter. In the optical IC, either v_X or v_γ could be measured selectively with signal-to-noise ratio of 20 dB by driving an electronic gate placed after a photodiode in synchronization with the waveguide switch     

超紧凑全光纤马赫-曾德尔干涉仪及其应变特性研究

设计了一种由封闭在光纤内的纺锤型空气腔和其周围的SiO2构成的三明治结构全光纤马赫-曾德尔干涉仪,并将其用于应变传感.纺锤型空气腔利用光子晶体光纤和普通单模光纤熔接后再拉锥形成.由于干涉仪的两个干涉臂介质为空气和SiO2,因此超短的干涉臂长使光传输损耗大大降低,构成了超紧凑马赫-曾德尔干涉仪.该干涉仪用于应变传感可大大减小弯曲带来的串扰,提高系统的稳定性.建立了超紧凑马赫-曾德尔干涉仪模型,基于FDTD算法对干涉仪输出的干涉条纹以及各部分的电场分布进行了仿真,得到了应变传感器干涉条纹波谷波长与应变的关系,为设计制作超紧凑全光纤马赫-曾德尔应变传感器提供了理论依据.