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。     

基于集成微环谐振器的可变系数微分方程光子计算

基于硅基片上微环谐振器,提出了一种系数可变一阶光子微分方程的光子计算方法,实现了不同系数的光子微分方程超快速求解.基于耦合模理论,对微环谐振器的传递函数进行了时域与频域的分析,所设计的硅基脊形波导刻蚀深度为220 nm,宽度为500nm,微环谐振器形状为跑道型,由两个半圆夹两根长直波导组成,半圆半径为30 μm,直波导长度为60.75 μm,能够实现微分方程a与b系数可调谐,仿真得到的调节范围为a0:1.500 7×1010～1.556 2×1010,b0:4.534 3×109～5.647 3×109.同时,仿真实现了温度调节电控,分析了系数不同的微分方程的数值求解过程,并在归一化后与真实微分方程曲线进行了对比,误差不超过0.02.     

全光纤串联双环谐振器的滤波特性研究

基于传输矩阵法,分析了串联双环谐振滤波器传输特性,推导出了通路和下话路的传输函数表达式及最佳耦合条件。在忽略损耗情况下,计算分析了耦合系数和微环半径对滤波特性的影响,并进行了参数优化。计算结果表明:当串联双环半径分别为40μm和50μm、微环与直波导耦合系数为0.2时,滤波器的自由光谱范围能够达到22 nm且3 dB带宽仅为0.27 nm,从而能够实现在50 GHZ间隔的密集波分复用系统中仅对某一特定波长进行滤波。     

太赫兹硅基微环谐振器的设计与分析

设计了一个工作频率在太赫兹大气传输第一窗口的硅基波导型微环谐振器。利用传输矩阵法和耦合模理论计算微环谐振器的传输函数,并对波导耦合系数进行分析,获得微环谐振器的临界耦合条件。采用时域有限差分法分析微环谐振器的性能参数,并与串联双环谐振器性能参数相比较。结果表明：单环谐振器的自由谱宽范围为27 GHz,插入损耗为0.3 dB。单环与双环谐振器的响应谱线形状因子分别为0.16和0.52,即串联双环谐振器使谐振谱线顶端更平坦,滚降度增高。Abstract：关键词：     

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.     

一种窄带高消光比的可调谐聚合物微环谐振器的仿真分析

基于耦合模理论、微环谐振理论和电光调制理论, 提出了一种可由电光调谐并带有两段U 型波导的微环谐振器,通过仿真结果讨论了输出光谱、U型波导长度和耦合系数等参数的变 化关 系。仿真结果证明,相比较于其他报道过的带有U型波导的微环谐振器,本文所提出的微环 谐振器 在耦合系数取0.1时,实现了60dB以上的极高 消光和极窄的带宽,同时自由光谱范围(FSR)可 达到56nm。通过改变加载在微环和U型波导上的电压,可以分别实现 波长和消光比的调谐。     

传输矩阵法分析多环高阶谐振滤波器特性

与输入／输出波导耦合的环型谐振腔能形成结构简洁、性能良好、集成度高的信道滤波器。为实现通带内频率响应平坦度高、滚降时间快的滤波效果,采用多环结构形成的高阶滤波器。利用传输矩阵法推导了环与环问通过串联耦合和并联耦合两种方式形成的多环高阶谐振滤波器的传输甬数公式。对于并联耦合结构,通过优化直接影响下话路滤波特性的环与环间直波导的长度,实现了下话路光谱的对称性。对于串联结构,影响其特性的主要因素为环与环间的耦合系数．要实现最大平坦的通带特性,通过数值计算得出各个环间耦合系数必须从中间到两侧对称增加的特性。     

基于半导体微环谐振器的光滤波器设计方法

提出了一种完整的基于微环谐振器的光学滤波器的系统设计方法。使用该方法可以从一定滤波特性参数出发,计算得到每个环之间的耦合系数,再根据耦合系数和器件尺寸的关系得到具体的器件尺寸,从而实现光学滤波器从性能特性到器件尺寸设计的一整套完整的解决方案。并在此基础上利用感应耦合等离子体(ICP)干法刻蚀技术和聚酰亚胺介质平坦化工艺制作了双环光滤波器,对该设计方法进行了初步的实验验证,使用扫描电子显微镜和原子力显微镜等多种测试方法证实,制作的光波导具有很好的性能,测试了其梳状滤波特性。     

工艺公差对聚合物竖直耦合型微环谐振器性能的影响

本文根据波导耦合模理论,分析了工艺公差对聚合物竖直耦合型微环谐振器性能的影响。分析结果表明,工艺公差将引起谐振器传输光谱的漂移和光谱形状的改变。为了实现谐振器正常的滤波功能,我们对微环谐振器工艺公差的累积和补偿效应进行了讨论。     

信息动态

太赫兹频段缺少有效的有源器件模型是制约硅基太赫兹集成电路快速发展主要阻碍.介绍了微环谐振器的工作原理及分析方法,研究了耦合系数和损耗系数与微环传输特性的关系,使用硅基材料设计了一种串联三微环结构的硅基太赫兹谐振器模型,通过改变微环的传输损耗系数、耦合系数,运用有限差分数值计算方法模拟得到微环谱线和延迟特性曲线,分析其对传输特性的影响,优化微环谐振器的参数设计,得到高性能的硅基太赫兹集成器件.     

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。     

带反馈双波导耦合微环共振器光学特性的理论研究

设计了一种带反馈的双波导微环耦合结构,利用传输矩阵法得到了透过率公式和相移公式。根据透过率公式,得到了随相移变化的非对称类Fano共振曲线。详细分析了各耦合区的透射系数对透过率曲线的影响,得知在t₁=t₂=t₃=0.2条件表现出的滤波特性比不带反馈的结构要好。在该条件下,微环和直波导的损耗系数都对透过率的影响比较敏锐,当损耗从0.8变到1时,透过率峰值几乎从0变到1。除此之外,透过峰附近的延迟系数达到29.1,所以该结构还可以用作光延迟     

新型微环谐振器双环模型的滤波特性分析

设计了一种新型微环谐振器,其基本结构由圆角正方形波导与条形波导组成.根据波导光学的耦合模理论,推导出双环串联和双环并联的圆角正方形微环谐振器的光强传递函数,并通过数值模拟分别获得这两种模型的谐振器的输出特性.结果表明:与传统的圆环形谐振器相比,圆角正方形结构微环谐振器的输出光谱的通带宽、谐振峰平坦、自由光谱区范围大,更...     

超小绝缘硅微环陷波滤波器特性分析

设计了基于SOI结构的超小微环陷波滤波器,该滤波器便于集成且可实现深度陷波。根据对全通结构微环谐振腔的传输特性分析得知,为得到好的陷波特性就必须增加波导间的耦合强度。在相同半径的全通微环谐振环结构中,耦合系数主要与3个参数(波导宽度、间距以及耦合区域的长度)有关。通过理论计算及仿真分析,对以上3个参数对陷波滤波器输出光谱响应的影响进行了讨论。实验结果表明,陷波滤波器越接近临界耦合条件(r=a)时,消光比越高。此时,消光比达36 dB以上,滤波器的FSR约为72 nm。     

基于狭缝波导的聚合物基微环折射率传感器研究

基于狭缝波导结构,设计了工作波长在890 nm的聚合物基微环。从折射率传感的角度详细分析了狭缝波导的模场特性。分析了波导高度、宽度及狭缝宽度对灵敏度的影响。传统的狭缝波导具有较高的弯曲损耗,这会影响微环谐振器的品质因子Q以及消光比。设计了非对称的狭缝结构,保证波导模式位于波导中央传输,降低弯曲损耗。为了条形波导与狭缝波导更好的耦合,设计了基于多模干涉结构的条形-狭缝波导模式转换器。仿真表明设计的微环谐振器的传感灵敏度达到109 nm/RIU。     

聚合物双环谐振滤波器的研究

设计了一种基于多模干涉(MMI)耦合输入/输出结构的跑道型双微环串联谐振滤波器,并采用紫外光敏聚合物材料SU-8作波导芯层,聚合物CYTOP为下包层,在硅基底上完成了器件的制备.器件的波导端面尺寸为2 μm×1 μm,与设计值相符,扫描电镜显示所制备的器件波导侧壁陡直度较高.直波导传输损耗的测试结果表明,在1550 nm波长,直波导传输损耗约为2.0 dB/cm.测试并获得了多模干涉结构和器件的通光及输出光谱图\.测试结果表明,MMI结构在较宽的波长范围内实现了接近50∶50的功分比,微环谐振滤波器的通光性能良好,实现了滤波功能,器件的自由光谱区FSR实际值约为0.94 nm,与设计参数值很接近.研究结果表明采用聚合物SU-8制备小波导尺寸微环谐振器的器件简便可行.     

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.     

微环谐振器的弯曲损耗

通过解弯曲波导的正规模的方法,从理论上分析了微环谐振器的弯曲损耗与微环的直径、宽度和厚度间的对应关系,给出了微环谐振器的弯曲损耗与微环芯和周围介质折射率对比间的关系.将上述的计算结果与保角变换方法的计算结果进行了比较.设计了微环谐振器的特征参数.     

利用光子晶体波导定向耦合差频产生毫米波

文章利用耦合波理论研究了光子晶体两平行直波导的定向耦合差频特性,得出以频率相近的两单频波入射两波导输入端口时,波导中的光场分布的解析表达式,并采用时域有限差分法计算了耦合波导中的模场分布.计算结果表明:通过波导的耦合作用可以在两平行波导中检测到入射波的差频包络,其时域特性与理论分析相符.提出了利用光子晶体定向耦合波导实现光波-毫米波的转换.     

基于MIM结构等离子体波导定向耦合器

理论设计了带有扇环共振微腔的弯曲金属-介质-金属(MIM)波导结构,利用共振微腔结构控制表面等离子体波在扇环直角顶点处的定向传播。通过有限时域差分(FDTD)法计算带有扇环微腔结构的直波导透射率与波长关系,并计算扇环微腔结构与传播波导间的间隔对光学性质的影响,发现此微腔波导结构具有较高的透射率,可以在特定波长位置实现滤波效果。基于上述理论设计三路、四路弯曲波导结构,实现表面等离子体波在弯曲波导处的分束、全反射等定向传输特性。该结构具有极强的光束缚效应,在纳米尺度对光进行传输,解决了光信号的反射、传输问题,在光集成、光通讯、光信息处理等方面有较好的应用前景。