耦合间距对绝缘体上硅微环谐振腔的性能影响

运用微机电系统(MEMS)工艺制备了不同耦合间距的微环谐振腔,针对耦合间距对耦合系数、谐振深度的影响,进行了理论分析与仿真,并对结构进行耦合实验测试。测试结果表明,随着微环耦合间距的增加,耦合系数减小,谐振深度变浅,这与理论仿真一致。实际计算了相应的耦合效率、3dB带宽及品质因数,随着耦合间距增大,耦合效率降低,3dB带宽也随之变窄,微环谐振腔的品质因数逐渐提高。研究结果为微环谐振腔的进一步优化设计及其在相关领域中的研究与应用提供了依据。     

基于SOI的高Q微环谐振腔的研究

利用时域有限差分法,对基于绝缘体上硅(SOD的微环谐振腔的微环波导宽度对传输性能、Q值的影响进行了理论分析与仿真.研究结果表明,单模条件下,波导越宽,Q值越大.仿真优化结果表明微环半径为10μm、微环波导宽度为600 nm时,1.55 μm附近的谐振峰的消光比为18.2 dB,计算出Q值约为2.2×105.进一步研究了微环与直波导间距、平板高度对Q值的影响.耦合间距增大时,由于耦合效率降低,Q值则逐渐提高;随着平板区厚度的减小,辐射损耗会越小,因此Q值增大.研究结果为微环谐振腔的进一步优化和设计提供了参考.     

热光聚合物微环谐振腔滤波器的研究

设计并制备了一种热光聚合物微环谐振腔滤波器。微谐振环采用跑道型结构,通过光束传播法(BPM)对其弯曲半径进行了设计和优化。采用传统的接触式光刻曝光工艺制备了微环谐振腔滤波器并对其进行了光谱测试,实验结果表明,所设计的器件在1 550nm附近的自由光谱范围(FSR)为112pm,消光比约为12.8dB,3dB带宽约为0.026nm,品质因子Q为5.96×104,调制效率是6.13pm/mW;同时测量了器件的响应时间,得到的响应时间约为1.5ms。     

基于Mach-Zehnder结构微环谐振腔全光逻辑门的研究

为了解决全光逻辑门结构所需抽运能量过大的问题,提出了一种基于Mach-Zehnder结构微环谐振腔的全光控制逻辑门结构。通过在微环波导上加入空气孔加强对光的限制,增强了带边附近的3阶非线性效应,从而减小达到所需相移的抽运能量。将微环谐振腔与Mach-Zehnder结构结合,采用光学Kerr效应控制不同微环内相移的改变,从而实现不同逻辑门功能。同时进行了理论分析与仿真验证,计算了不同尺寸空气孔对于结构的影响,并对于不同逻辑功能的控制方法,验证了结构的可行性。结果表明,这种逻辑门结构所需抽运能量不超过10dBm,延迟处于皮秒量级,速度快,器件的尺寸处于微米量级,该结构可以同时实现不同的逻辑门状态,对于全光网络的研究有指导意义。     

基于微环谐振腔的耦合谐振光波导反射镜

研究了一种基于微环谐振腔的耦合共振光波导反射镜.基于耦合模理论,对这种新型波导反射镜的反射光谱进行了数值分析,详细讨论了直波导与微环谐振腔之间的耦合系数和相邻微环谐振腔之间的耦合系数对反射光谱的影响.计算结果表明这种反射镜的反射光谱存在多峰结构,在弱耦合的情况下可以实现波长选择性反射滤波,并且发现在这种波导反射镜中存在类似于原子系统中电磁诱导透明现象的耦合共振诱导透明现象.     

基于微环谐振腔和OFDM技术的慢光缓存

提出一种新的具有较大带宽延时积(BDP)的光缓存结构。该结构基于一个单独的微环谐振腔和一个OFDM(正交频分复用)技术的发射机。较大的带宽延时积是通过将数据分布在OFDM的子载波上然后由谐振腔来获得的。建立了一个包括整个系统的数值模型,并且在仅考虑5条子载波的仿真中实现了较大的带宽延时积。     

微谐振腔中的光学过程

新的一代光学微共振器正在使探索凝聚态系统中量子电动力学现象和具有广阔潜在应用前景的微激光器变成现实。     

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。     

高品质因子聚合物可重构微环谐振腔滤波器

以聚合物ZPU-44和聚砜(PSU,polysulfone risi n)分别作为波导包层和芯层材料,采用倒脊形波导结构,设计并 优化了聚合物可重构微环谐振腔滤波器的波导截面参数、弯曲半径、耦合区波导长度和间距 以及调谐电极 等结构参数,分析了其谐振滤波特性。采用传统的微加工工艺制备了聚合物可重构微环谐振 腔滤波器并进 行了测试。结果表明,其在通信波段1550nm附 近的自由光谱范围(FSR)为0.15nm,3dB带宽约为0.0235nm, 品质因子Q达6.60×10⁴,在0~ 4V电压范围内实现了0.5~12.95dB消光比的调谐,且 谐振波长调谐一 个FSR的电压为4.75V,与理论设计基本 相 符。本文的聚合物可重构微环谐振腔滤波器可用于集成波导可调谐光延时线和可调谐滤波。     

基于微环谐振腔产生光频梳的理论研究进展

基于微环谐振腔FWM(四波混频)效应产生的OFC(光频梳)可实现多波长光源和光孤子传输、存储等,能很好地满足光通信网络的要求。对基于微环谐振腔的OFC已有大量的实验报道,但是理论研究却有些不足。文章介绍了目前两种微环谐振腔OFC的理论分析方法,即NCME(非线性耦合模方程)和非线性LLE(Lugiato-Lefever方程),对这两种方法的优缺点进行了比较分析。结果表明,LLE由于其计算速度快,更适合用于基于微环谐振腔的超宽带OFC的理论研究。     

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。     

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.     

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。     

信号流程图理论分析多环谐振滤波器特性

微环谐振腔以其功能多样、结构简洁、集成度高等特点已经成为当前的研究热点。采用多环结构形成的滤波器能够实现在通带内比单环谐振滤波器更为陡峭的滚降、更平坦的峰顶和更好的抑制阻带。利用信号流程图法(SFG)推导了串联耦合和并联耦合两种形式的多环谐振滤波器的系统传递函数公式。在串联结构中,滤波器的输出特性主要受到耦合系数和损耗的影响;在并联结构中,通过优化环间距,从而使下载端输出光谱达到比较好的形状。     

半导体环形激光器的输出耦合及阈值增益分析

通过三维光波导的模式耦合理论分析了半导体环形激光器(SRL)与直波导的耦合系数,用耦合系数的解析表达式结合SRL自再现条件分析了SRL各参数对阈值增益的影响.分析结果表明,耦合系数随波导宽度和厚度、波导间距的增大而减小,随SRL半径的增大而增大;阈值增益随波导宽度和厚度、波导间距的增大而增大,随SRL半径的增大而减小.     

基于硅基微环谐振器的光学导向逻辑器件

光学导向逻辑器件是采用光开关网络执行逻辑运算的典型应用,光学网络中每一个开关的状态由施加到该开关的电学布尔信号决定。网络中每一个光开关的操作都是独立于其他光开关的操作,并且操作运算结果以光速在网络中传播。因此,光学导向逻辑器件具有非常高的运行速度,且总延迟非常小。硅基微环谐振器由于其尺寸小、功耗低、与CMOS工艺兼容等特性成为构建光学导向逻辑器件的理想单元器件。基于硅基微环谐振器的光学导向逻辑器件很容易实现大规模集成和低成本制备,已经提出并实现的基于硅基微环谐振器的光学导向逻辑器件包括"或/或非"、"与/与非"、"异或/同或"、编码器、译码器和半加器等。回顾了本课题组基于硅基微环谐振器实现的光学导向逻辑器件的研究成果和该领域的最新发展。     

单模光纤与SOI纳米线波导耦合设计

波导光栅在集成光学发展中扮演着重要的角色。与其他的耦合方法相比,光栅耦合器具有耦合效率高、制备封装成本低、无需芯片端面抛光、可以在任何地方实现信号输入输出等优点,成为纳米光波导最有潜力的耦合方法。本文提出利用OPTIFDTD软件仿真结合MATLAB编程的方法精确计算光栅耦合效率的新方法。仿真分析了光栅的周期、槽深、占空比、SiO2层厚度等光栅参数对耦合效率的影响,并给出了使输入光栅耦合器耦合效率达到42.6%;输出光栅耦合器的耦合效率达到72.3%的一组最佳光栅参数。     

聚合物10环并联微环阵列谐振滤波器的设计

设计了聚合物硅基并联10环阵列微环谐振滤波器,优化了并联多环谐振器的环数,并给出了光强传递函数的通用公式。根据数值模拟结果,优化了波导尺寸、谐振级数、相邻微环的圆心间距、耦合比率等相关参数。