低功耗聚合物MZI结构热光开关研究

设计并制作了一种基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构的低功耗聚合物热光开关。聚合物材料具有低热导率和高热光系数的优点,可以有效降低热光器件的功耗。在Si O2衬底上,采用热光系数较大的Norland紫外固化胶(NOA73)作为波导芯层,聚甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸环氧丙酯的共聚物[P(MMA-GMA)]作为波导的上包层,设计了热光开关器件,并对光场和热场进行了模拟,采用传统的半导体工艺完成了热光开关器件的制备。器件的测试结果表明,在1550 nm工作波长下,热光开关器件的消光比为20.2 d B,驱动功率仅为9.14 m W,开关的上升时间为174μs,下降时间为292μs。     

基于悬浮波导的低功耗聚合物热光开关

设计制备了一种低功耗的马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型聚合物热光开关器件,为降低开关的功耗,将器件加热区的调制臂波导设计成悬浮波导,从而抑制波导芯区处热量向硅衬底的扩散。模拟结果显示,相比于传统波导结构的热光开关,悬浮波导结构可以明显减少热扩散。利用半导体工艺成功制备了具有悬浮波导结构的热光开关器件,在1550 nm工作波长下,热光开关的功耗为9.3 mW,消光比为21 dB,开关的上升和下降时间分别为392μs和697μs。     

定向耦合器热光光开关的设计和特性模拟

对定向耦合器热光光开关的工作原理做了介绍。描述了这种热光光开关的一般设计方法，并且用ＢＰＭ方法（光束传输法）分析了它们的传输特性，提出了几种改善这一光开关波长不敏感特性的方法。     

定向耦合器热光光开关的设计和特性模拟

对定向耦合器热光光开关的工作原理做了介绍。描述了这种热光光开关的一般设计方法，并且用BPM方法（光束传输法）分析了它们的传输特性，提出了几种改善这一光开关波长不敏感特性的方法。     

聚合物绝热分叉型数字热光开关

利用有机聚合物材料的电光效应和热光效应研究并制作2×2绝热分叉波导数字型光开关,采用光纤直接耦合方法测量了器件在1.31μm红外光通信波段的数字开关特性.     

聚合物绝热分叉型数字热光开关

利用有机聚合物材料的电光效应和热光效应研究并制作2×2绝热分叉波导数字型光开关,采用光纤直接耦合方法测量了器件在1.31μm红外光通信波段的数字开关特性.     

双电极有机聚合物热光器件的稳态热场分布

利用热传导学原理和有限差分法对有机聚合物热光器件热场进行了数值计算与分析，较详细的分析了双电极结构和不同热传导系数介质的温度场。双电极结构的温度分布比单电极易获得均匀分布，在等效热场作用下所消耗的功率较单电极小；下限制层采用高热传导系数的介质有利于温度场集中在波导区域，有利于提高开关速度。本工作为设计高效的有机聚合物热光器件打下基础。     

聚合物平面光波导器件的研究进展

聚合物平面光波导(PLC)器件以其低损耗、低成本、低功耗,以及制备工艺简单等优点,在光通信网络、微波光子学、传感监控等领域发挥着重要作用。文章梳理了近年来聚合物平面光波导器件的代表性工作,其中包括阵列波导光栅、可变光衰减器、光开关及其集成器件,讨论了聚合物平面光波导未来的发展方向。     

8×8重排无阻塞型SOI热光波导开关阵列

设计并制作了一种重排无阻塞型的8×8 SOI热光波导开关阵列。开关单元采用了MMI-MZI结构的2×2光开关。整个器件的开关时间约为2μs。器件中开关单元功耗小于240mW。消光比在17~22dB范围内变化。功耗和开关速度都明显优于SiO2基和聚合物基的开关阵列。     

基于热光效应的1×4聚合物数字光开关

提出了基于热光型聚合物的集成有S弯曲光衰减器的1×4 Y分叉数字光开关.利用开关与光纤阵列耦合用的S弯曲,将其设计成可变光衰减器,这使得器件更紧凑,并获得低串扰和大分叉角.在小于200mW的驱动功耗下,器件串扰可低至-35dB.     

一种可以提高热光开关阵列可靠性的驱动电路的设计

分析了加热器对热光开关阵列可靠性的影响并在此基础上提出了一种改进的驱动电路,使4×4简化树形结构的光开关的阵列的可靠性从78.87%提高到97.04%.模拟及实验结果表明该控制和驱动电路可以为热光开关阵列提供适当的驱动电流.     

SOI热光4×4光开关阵列的研制

设计和制作了由5个2×2多模干涉马赫-曾德开关元组成的重排无阻塞型SOI 4×4热光开关阵列.阵列的最小和最大附加损耗分别为6.6和10.4dB,阵列的串扰为-12 ～-19.8dB,光开关阵列的开关速度小于30μs,单个开关元的功耗大约为330mW.     

4×4热光SOI波导开关阵列

设计并制作了阻塞型和完全无阻塞型4×4热光SOI(silicon-on-insulator)波导开关阵列。开关单元采用了多模干涉耦合器(MMI)-MZI(Mach-Zehnder interferometer)结构的2×2光开关。阻塞型光开关附加损耗为4.8～5.4dB,串扰为-21.8dB～-14.5dB。完全无阻塞型光开关阵列附加损耗为6.6～9.6dB,串扰为-25.8～-16.8dB。两者的消光比都在17～25dB内变化,开关单元功耗小于230mW。器件的开关时间小于3μs。功耗和开关速度都明显优于SiO2基和聚合物基的开关阵列。     

有机聚合物热光开关的研究进展

对热光开关的研究现状进行了综述，并提出一种推挽式全内反向型新结构。     

Design and fabrication of sub-μs silicon-on-insulator thermo-optic 4×4 switch matrix

A rearrangeable nonblocking silicon-on-insulator-based thermo-optic 4×4 switch matrix with spot size converters (SSCs) and a new driving circuit are designed and fabricated. The introduction of a spot size converter (SSC) has decreased the insertion loss to less than 10dB and the new driving circuit has improved the response speed to less than 1μs.     

Polymer Optical Waveguide Switch Using Thermo-Optic Total-Internal-Reflection and Strain-Effect

A new optical waveguide switch using thermo-optic total-internal-reflection and strain-induced effects in polymer materials has been experimentally demonstrated. The switch consists of three-layered slab waveguides and two metal strip lines that are located close to one another on top of the upper cladding. The deposition of metal strips introduces strain in the underlying polymer materials, creating two strain-induced optical waveguides for the cross state. Current applied along these metal strips results in a thermo-optic based total-internal-reflection waveguide between the two metal strips for the bar state. The fabrication and the device characteristics of the new optical switch are reported.      

Tunable thermo-optic switch based on fluid-filled photonic crystal fibers

A tunable thermo-optic intensity-modulated switch is investigated theoretically and numerically.It is based on the infiltra-tion of temperature-sensitive mixture liquids into index-guiding photonic crystal fibers(PCFs).The switching function attributes to the thermo-optic effect of the effective refractive index of the cladding.The simulation illustrates that the switch presents a tunable transition point according to the concentration of the mixture liquids,and the on-off switching functionality can be realized within a narrow temperature range of 2 oC.The switches have wide application for innovative all-in-fiber optical communication and logic devices.     

Non-blocking wavelength channel switch using TO effect of doubles series coupled microring resonator

A non-blocking wavelength channel switch (non-blocking tunable filter) using the thermo-optic (TO) effect of a double series coupled polymer microring resonator is demonstrated. This device can switch a wavelength channel without blocking other wavelength channels. An extinction ratio of more than 10 dB was realised.