硅基狭缝脊形波导的几何尺寸对光场分布的影响

文中采用时域有限差分模拟的方法,研究了狭缝脊形波导中狭缝的宽度、狭缝两侧波导的宽度以及狭缝的深度对狭缝脊形波导光场分布的影响。在狭缝脊型波导中, 随着狭缝宽度的增加, 其归一化光功率先增大后减小;同样,光功率随着狭缝两侧波导的增加也呈现出先增加后减小的现象;随着狭缝刻蚀深度的增加,归一化光功率是逐渐增大的。通过比较狭缝中归一化光功率的值,将其影响量化,进一步找到最合适狭缝脊形波导的几何尺寸。实验结果表明,当狭缝的宽度为40 nm,两侧波导的宽度为220 nm,狭缝刻蚀深度为220 nm时,归一化光功率达到最大值为13.54 %。该仿真结果有助于优化狭缝脊形波导与调制器制造和集成。     

高阶布拉格光栅在SOI脊形波导上的光刻制作

在SOI脊形波导上通过光刻的方法制作了高阶布拉格光栅.采用顶层Si厚为2μm的SOI基片,通过半导体芯片制备中的光刻工艺,在脊高为935 nm,波导宽度为2μm的脊形波导上,分别制作了刻蚀深度为565 nm和935 nm的起伏型高阶布拉格光栅,测试表明,在1540～1640 nm波长范围内,得到了大于10 dB的消光比,实现了高阶布拉格光栅在SOI脊形波导上的滤波效果.理论和实验都证明了光栅刻蚀深度的增大将有利于增加高阶布拉格光栅的耦合系数,以及光栅周期数的增加会引起更大的光栅损耗.     

SOI波导弯曲损耗影响因素的分析

采用有效折射率方法EIM(effectiveindex method)和二维束传播算法(2D-BPM)对SOI(silicon-on-insulator)波导弯曲损耗的几种影响因素进行了分析.通过模拟发现弯曲损耗随弯曲半径的增大、波导宽度的增加及内外脊高比的减小而减小.同时,改进波导结构,例如在弯曲波导外侧刻槽可以减小SOI脊形波导的弯曲损耗.     

SOI波导弯曲损耗影响因素的分析

采用有效折射率方法EIM(effectiveindex method)和二维束传播算法(2D-BPM)对SOI(silicon-on-insulator)波导弯曲损耗的几种影响因素进行了分析.通过模拟发现弯曲损耗随弯曲半径的增大、波导宽度的增加及内外脊高比的减小而减小.同时,改进波导结构,例如在弯曲波导外侧刻槽可以减小SOI脊形波导的弯曲损耗.     

SOI波导弯曲损耗影响因素的分析

采用有效折射率方法EIM(effective index method)和二维束传播算法（2D-BPM）对SOI (silicon-on-insulator）波导弯曲损耗的几种影响因素进行了分析. 通过模拟发现弯曲损耗随弯曲半径的增大、波导宽度的增加及内外脊高比的减小而减小. 同时，改进波导结构，例如在弯曲波导外侧刻槽可以减小SOI脊形波导的弯曲损耗.     

聚合物脊形光波导设计

用5层非对称平面波导理论和等效折射率法(ERIM)分析了金属电极对聚合物脊形光波导横向模式特性及其传输损耗的影响。计算结果表明：在工作波长1．55μm波段,当常规脊形光波导的芯层厚度大于0．8μm、包层厚度大于3．0μm时,才能保证传输损耗的理论极限小于0．1dB／cm;当脊波导刻蚀深度为0.l一0．2μm、对应脊波导宽度为7—5μm时,可满足脊波导横向单模传输。     

小尺寸硅绝缘体光波导损耗测量

基于法布里-珀罗(F-P)腔理论建立了一种简单有效的硅绝缘体(SOI)光波导损耗测量方法.该方法采用端面耦合,通过测试波导反射功率谱并利用傅里叶频谱信息,完成波导损耗的测量.推导中指出了无法直接利用反射谱F-P峰峰谷值求解损耗的限制因素.应用该方法实现了对刻蚀深度为750 nm和宽度为1200 nm的SOI脊形波导损耗...     

有机聚合物S形脊波导的弯曲损耗研究

利用广角有限差分束传播法和有效折射率法研究了S形脊波导圆弧曲率半径与弯曲损耗的关系,得出了如下结论:当圆弧曲率半径大于5 000 μm后,即使波导曲率半径增大,波导的弯曲辐射损耗已不会再明显减小,光已可以在S形脊波导中稳定地传播了.     

InP/InGaAsP脊波导的单模特性与偏振特性研究

以InP/InGaAsP脊形波导结构为研究对象,采用有限元算法(FEM),系统地仿真分析了在固定芯层厚度的情况下,不同脊高和脊宽条件下脊形波导的单模特性和偏振特性.在芯层厚度一定的情况下,脊宽越窄,刻蚀深度越浅,波导的传输模式越接近单模.在深刻蚀情况下,脊波导模双折射系数受到脊宽的影响较大,波导的偏振不敏感性较差;在浅刻蚀情况下,模双折射系数(△n=nTE-nTM)受到脊宽和脊高的影响较为微弱,稳定在1.2×10-3.相关仿真和分析为基于InP/InGaAsP脊波导的光电子器件的结构设计提供了一定的理论支持.     

PMMA脊形光波导的设计与场分析

利用有效折射率法（EIM）理论设计了有机聚合物脊形光波导结构,并分析光波导中传输的模式场,确定出光波导结构的适宜尺寸范围。光波导结构中分别选用PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）与PDMS（聚二甲基硅氧烷）作为波导层与包层的材料,用光漂白法来实现脊形波导结构。首先利用EIM法分析脊形波导区的宽度与高度之间的关系对归一化色散曲线的影响,以及波导层与包层的折射率匹配的影响,然后又通过分析波导区传输的基模场来讨论传输的损耗问题。研究发现波导结构的脊宽与脊高之比w／d越大,其有效折射率neff越大,而此结构尺寸又需约束在一定范围内,否则将造成很大的传输损耗。     

矩形双脊波导特性阻抗的有限元分析

脊波导的特性阻抗是脊波导的重要参数之一。文章采用有限元法研究了双脊波导电压电流比定义的特称阻抗,计算了窄边与宽边比为0.5,脊的尺寸变化时的特性阻抗数据。分析可知,脊间距离越小时,其特性阻抗值越小,脊间距离s／d增大为0.9时,特性阻抗接近同比例的矩形波导。这些数据将为波导在工程中的设计应用提供理论基础和参考数据。     

Ka频段脊波导过渡的仿真与工程应用

在分析各种过渡结构的基础上，用高频分析软件HFSS仿真设计了Ka频段直线型脊波导过渡和曲线型脊波导过渡结构，在31-38GHZ的宽带范围内，插入损耗小于0.35dB，实测结果与仿真结果基本符合，直线型脊波导结构简单，适合工程应用。     

新型自脉动多段式分布反馈激光器的理论分析

提出一种新型可产生稳定自脉动光脉冲的多段式分布反馈(MS-DFB)半导体激光器结构,其特点在于各DFB段采用了不同的脊波导宽度.为了对变脊波导宽度MS-DFB激光器的工作特性进行理论分析,利用时域有限差分(FDTD)方法对大信号模型进行了求解.数值计算结果表明,当前、后DFB段脊波导宽度分别为1.5μm和3.0 μm而其他结构参数相同的情况下,MS-DFB激光器可以产生频率为195 GHz的稳定自脉动光脉冲.     

InGaAs-GaAs脊波导DBR激光器双模运行特性研究

对一种新型InGaAs-GaAs脊波导分布式Bragg反射(DBR)半导体激光器双模运行特性进行了研究.该激光器由1个普通增益区和2个DBR区组成,两DBR区采用均匀蚀刻的Bragg光栅,中间加入50～100 μm的分隔区,以减小两DBR区间的热作用影响.实验发现,在增益区偏置电流强度满足双模(双波长)运行条件的情况下,在分隔区施加一电流Ispace,会对双模调谐特性产生非常大的影响.结果表明:施加适当的Ispace可使双波长的可调谐间隔显著增加,并同时提高2个激射模的边模抑制比;在一定的范围内,较大的Ispace对应较好的双模运行参数.测量了3种几何尺寸样品在多种偏置电流下的双模运行特性,对分隔区长度、Ispace以及两者组合对双模调谐特性的影响作了深入研究.研究结果对改善双波长DBR半导体激光器双模运行特性给出了有用的信息.     

新型大功率LD非注入区窗口结构研究

提出了一种基于腔面非注入区的新型窗口结构,通过腐蚀高掺杂欧姆接触层,在腔面附近引入电流非注入区,限制载流子注入腔面,减少载流子在腔面处的非辐射复合,提高了激光器腔面的光学灾变性损伤(COD)阈值。同时,引入脊型波导结构,降低了光束的水平发散角。采用该结构制作的器件在功率达到22W时仍未出现COD现象,而无腔面非注入区结构的器件输出功率达到18W时腔面发生COD。同时,采用该结构制作的器件在工作电流为12A时其光束的水平发散角约为10°,而常规电流非注入区结构的器件在相同的工作电流下其光束水平发散角约为15°。     

新型大功率LD非注入区窗口结构研究

提出了一种基于腔面非注入区的新型窗口结构, 通过腐蚀高掺杂欧姆接触层, 在腔面附近引入电流非注入区, 限制载流子注入腔面, 减少载流子在腔面处的非辐射复合, 提高了激光器腔面的光学灾变性损伤(COD)阈值。同时, 引入脊型波导结构, 降低了光束的水平发散角。采用该结构制作的器件在功率达到22W时仍未出现COD现象, 而无腔面非注入区结构的器件输出功率达到18W时腔面发生COD。同时, 采用该结构制作的器件在工作电流为12A时其光束的水平发散角约为10°, 而常规电流非注入区结构的器件在相同的工作电流下其光束水平发散角约为15°。     

一种Ku波段波导-微带转换器的研制

本文利用三维高频仿真软件HFSS设计并分析了中心频率为15GHz的波导一微带过渡结构。这种结构的输入输出是直通方向的,与以往的波导-微带过渡结构相比,这种结构体积小、气密性好、更利于小型化。根据测试结果,设计的过渡结构在13GHz-17GHz频率范围内有良好的性能,插入损耗小于0．5dB,端口驻波系数小于1．35。     

填充介质倒梯形脊波导截止特性的有限元分析

为了寻找最佳截止特性的填充介质脊波导结构,提出了填充介质倒梯形对称双脊波导.采用有限元法借助MATLAB软件计算了填充介质倒梯形对称双脊波导在TE模式下的截止特性,即主模截止波长和单模带宽.绘制出主模场结构图,并分析脊波导截止特性与填充介质相对介电常数之间的关系,给出了关系曲线图.这些结果将对填充介质波导的设计和工程应...     

器件变形对倒梯形脊波导传输特性影响的研究

针对脊波导器件在使用中产生的各种变形,采用Matlab环境下的有限元PDE工具箱进行了二次编程,求得错位变形和不同受力变形时的传输特性.数值分析结果表明:错位变形使脊波导截止波长变长,单模带宽增大程度小于2%,对于脊波导传输特性影响较大的是双边受力变形,当变形达到10%时,其特性变化超过10%,在使用中应引起重视.