硅 SIMOX 单模脊形光波导研制

本文描述硅光波导技术的重大突破：（１）用ＳＩＭＯＸ技术代替传统的硅外延型光波导，解决了衬底吸收光波．从而显著改善了光波导的传播损耗．（２）在理论及实验上均已解决用调整脊形的高宽比（高宽均能达１０微米左右），制取单模脊形光波导．这种光波导的下覆盖层是ＳｉＯ２，传播损耗小；断面积大，和单模光纤耦合良好．满足了光集成技术中对光波导的几项重要要求．     

脊形单模硅光波导的设计

对脊形单模硅光波导的模式特性进行了理论设计。分析了λ＝１．３μｍ的脊形硅光波导的结构参数及工艺流程。这种光波导的数值孔径和单模光纤匹配，传播损耗低于平面条形硅光波导，文中并对传播损耗作了讨论。     

硅单模脊形光波导的三维模拟及实测结果

对当前硅光集成技术的热点、制备大断面低传播损耗单模脊形光波导进行了三维理论模拟设计。脊的上覆盖层是空气（大折射率台阶，非对称情况）或纯硅层（对称情况），均能得到符合实际的模拟结果。改变脊形光波导的高宽几何尺寸或折射率分布值，模拟结果呈现单模、双模或更高阶模的电场分布及光强分布。用相应条件指导硅脊形光波导的实际制备，实测结果表明模拟结果是准确的。     

阵列波导光栅设计参数对串扰特性的影响

从理论上研究了设计参数对阵列波导光栅串扰的影响. 通过分析波导V值、波导阵列间距、罗兰圆输出端波导间距和阵列波导数目等设计参数对各个信道输出场的影响,研究了这些设计参数对阵列波导光栅串扰性能的影响.研究表明:增大V值、输出端波导间距和阵列波导的数目能够减小串扰;输出端波导间距和阵列波导数目增大到一定程度后,再增加时对减小串扰没有明显效果;为了保证单模传输,V值不能超过某上限值. 设计了一个16波长的阵列波导光栅,并用BPM方法进行数值模拟.由于BPM方法不能模拟大的角度变化,我们将阵列波导光栅的模拟分成两个部分:输入输出罗兰圆的模拟和波导阵列的计算.由于光波在阵列波导中的传播对串扰的影响只是在相位上,因此直接的数值模拟只模拟输入输出罗兰圆,而波导阵列的作用用一个相移来代替,并将其加入输入输出罗兰圆的模拟中.为了减少计算时间,只是在需要定量模拟的方面使用了密集网格,而在模拟各参数对串扰的定性影响时使用了较疏的网格.模拟结果与理论分析相符良好.(PD11)     

SOI平面光波导有效折射率的计算及其波导层厚度的设计

从麦克斯韦理论出发精确计算得出ＳＯＩ平面光波中的有效折射率及光场分析，并由此确定了传输单模光波导的波导层厚度。     

全硅大断面脊形光波导传播特性的理论分析及实验结果

对当前硅光集成的研究焦点－制备大断面单模脊形光波导的单模条件，用有效折射率法进行分析，也计算了传播常数等性能参数。结果表明，有效折射率法有方法简明、结论确切的优点。它能同时给出单模区、多模区及截止区的条件，已有效指导了ＳＩＭＯＸ及ｎ／ｎ＋外延型两种单模脊形硅光波导的制备。文中最后给出了实验结果。     

四倍频Nd：YAG激光器制作光纤布喇格光栅

报道用四倍频Ｎｄ：ＹＡＧ激光器产生的２６６ｕｍ的光波．在高掺锗光纤中成功地写入了ＦＢＧ的实验结果。     

宽带光波导放大器透射谱研究

提出一种宽带集成光波导放大器结构，即在光波导放大器的输出端镀上对1．55μm波段光波具有选择作用的多层介质滤波薄膜，利用多层介质滤波薄膜的透射特性对放大器的增益平坦特性进行研究，为器件制作奠定了基础。     

Ridge Waveguide Electro-Optic Polymer Modulator with a New Kind of Corona Poled Crosslinkable Polyurethane

制备了一种全部以聚合物为波导材料的电光调制器,其中芯层为新型可交联极化聚胺脂电光功能材料．旋涂制备波导薄膜、电晕极化产生非线性、光刻和氧反应离子刻蚀完成脊波导为主要的工艺步骤。1.3μm光源光纤耦合输入脊波导调制器,得到很好的输出端单模近场图及清晰的低频调制信号．     

Ge_xSi_(1-x)/Si脊形光波导的最佳结构

根据光集成技术对脊形光波导的要求 ,通过系统的分析和优化设计得出了GexSi1 -x/Si脊形光波导的最佳结构参数。对波长为 1 .3μm的光波 ,其数值孔径在光波导的输入、输出端均和单模光纤的相匹配 ,其最佳Ge组分为 0 .0 3和 0 .0 4。符合大截面且和单模光纤芯径相当的脊高分别为 4～ 1 0 μm和 4.0～ 5 .9μm ,脊宽分别为 8.8～ 1 0 .0 μm和 5 .9～ 1 0 .0 μm。     

新型紧凑硅基电光调制器研究

设计了一种应用于微波光子学的硅基锗硅电吸收调制器。调制器基于Franz-Keldysh电吸收调制效应,通过硅基锗硅的选择外延形貌控制实现了调制器有源区单模传输和较大的限制因子。形貌控制同时可形成三维渐变耦合结构,减小了硅脊形波导与Ge Si有源区波导的输入输出损耗。为了优化电学结构,调制器采用了硅和锗硅并联。设计表明,对于70μm长有源区,调制器消光比为8.4 d B,3 d B带宽50 GHz,同时具有较低的插损3.6 d B。     

光子晶体波导与微腔耦合的三通道波分复用器

为了实现对光波有效的选择输出,并且使光波的带宽很小,设计了微腔耦合的三通道波分复用器。对该器件采用时域有限差分法和微腔与波导间耦合模进行研究。首先,根据微腔选择不同频率的光波,设计光子晶体滤波器模型。然后,基于光子晶体耦合模理论,由定向耦合波导和一个高品质因子微腔构成的波分复用器。最后,为了提高输出光的透射效率,在波分复用结构的主波导的输出端,增加五个介质柱,形成一个反射层。实验结果表明:此结构能够通过微腔选择不同频率的光波,经过优化设计后的波分复用模型,光波的透射率得到了提高,波长λ=1.763μm的光波达到透射率将近90%。在光子晶体中取多个微腔可以选择输出更多波长的光波,所以这种结构在光子晶体集成器件的制作上有很好的应用前景。     

单模光纤与单模平面波导端面激励耦合的研究

本文研究了单模光纤与Ti内扩散LiNbO_3单模平面光波导的端面激励耦合问题。测量了它们的场强分布轮廓,给出了两者位置失配影响耦合效率的实验数据。在光纤输出端用光致抗触剂制作一个微透镜,缩小光纤输出的高斯光束束腰尺寸,耦合效率提高了1.47倍,与理论计算值相符。     

基于SOI的光波导和V形槽集成器件

文章介绍了一种基于SOI的集成半导体器件。设计了5μm×5μm的单模光波导,并用APSS软件进行了光场模式分析;利用KOH各向异性腐蚀制造了直的脊波导、Y分支器和V形槽;最后,利用紫外光敏胶将波导和光纤固定。     

新型低损耗1×3光分路器的优化设计

针对传统Y分支光分路器损耗较大的缺陷，采用直锥形波导代替传统的直波导来减小器件的尺寸，并且采用激模波导结构设计1×3分支波导。设计中，利用辐射模和本征基模的叠加来修正光波场，通过改善模匹配来降低分支耦合损耗，并通过对对称输出弯曲分支波导的优化来降低弯曲损耗，最后在1×3光分路器中的两弯曲波导的输入端加入过渡锥形波导来降低损耗和优化分路器的输出均匀性，并用有限差分光束传播法对该1×3分支波导进行数值模拟。模拟结果表明，该结构具有均匀性好、器件尺寸小、损耗小和结构简单等优点，有利于器件的进一步集成。     

条形波导光场分布的时域有限差分法模拟

用标量FD-TD法分析了条形波导基模的光场分布情况。采用4种不同形态的光波去激励同一波导，当光的传播达到稳定后得到了相同的模场分布，所得结果与解析法讨论的相一致。     

全硅集成光学—理论与工艺（V）（续四）：第五讲 介质波导耦合模理论及硅耦合器

全硅集成光学——理论与工艺（Ｖ）（续四）第五讲介质波导耦合模理论及硅耦合器赵策洲（副教授）（西安电子科技大学微电子所，西安７１００７１）１引言前两讲中，讨论了二维和三维介质波导中光波传播的特有模式。在某种意义上波导被认为是理想的，通常的模式是正交的，...     

磷酸盐玻璃条形波导模场特性的FDTD数值模拟

应用时域有限差分(FDTD)法,对以相同的磷酸盐玻璃为基质的两类条形光波导：沟道型和掩埋型波导的模场特性进行了数值模拟比较,激励源都分别采用了1．54μm正弦平面波和1．54μm高斯光波,得到与理论相符合的光波传播模式,发现光波在掩埋型条波导中形成稳定模式所用时间比在同样大小的沟道型条波导中更短,并证实了波导中的光波模式仅取决于波导结构与光波波长。     

光子晶体线缺陷构成的波导中光的传输

对由光子晶体线缺陷构成三种形式的光波导,用有限差分法研究光波在其中的传播规 律,发现不同形状的波导能够导引不同频率的光波。低频光波易从直波导传输,而折线型波导频谱通带较窄,低频光波不能通过。研究结果为光子器件的设计提供了理论依据。     

单模双棒Nd：YAG激光器

单模双棒Ｎｄ：ＹＡＧ激光器完善材料激光加工工艺（如切割、焊接、划片、电阻微调、打孔等），首先取决于激光技术的发展，特别是提高单模固体激光器的功率．材料加工所用激光束的重要参数为输出端柬径、发散度和截面的强度分布。在波长一定时，这些参数决定了基模ＴＥＭ...