支撑光网络发展的Si基光子集成器件的研究进展

本文报道了可用于光网络系统终端OADM和OXC的Si基长波长量子阱窄带响应光电接收器、MOEMS和F-P TO宽频域光学滤波器、M-Z型 TO光开关和MMI多路分束器以及可变光强衰减器.用应变层SiGe/Si MQW研制的RCE光电接收器响应谱半宽FWHM<6nm,外量子效率η>4.2%;采用表面微机械加工的桥式光学滤波器,当外加电压0→50V,连续可调谐范围达90nm;彩全平面工艺研制的F-P腔TO滤波器,当外加电流0→57mA时,连续可调谐范围达23nm,FWHM<0.5nm.在SOI Si基片上研制的M-Z TO波导光开关,开关时间<30μs,功耗～100mW.开关消光比为-13dB和-10dB,1×4MMI多路分束器输出光声的不均衡性<0.36dB,总插入损耗为6.9dB.用背向对接的MMI构成的M-Z干涉仪实现了光强的可变调最大衰减量26dB,响应时间为100μs,插入损耗为4.8～7dB.     

Si基热光可调谐窄带平顶滤波器

利用Si基键合技术、台阶型F-P腔结构以及Si良好的热光效应,研制了一种新型全Si基的热光调谐窄带平顶滤波器.器件的平顶宽度为2nm,3dB带宽为4.4nm,自由谱宽约为8.5nm,在外加电场作用下,共振峰红移3.3nm.     

Si基热光可调谐窄带平顶滤波器

利用Si基键合技术、台阶型F-P腔结构以及Si良好的热光效应,研制了一种新型全Si基的热光调谐窄带平顶滤波器.器件的平顶宽度为2nm,3dB带宽为4.4nm,自由谱宽约为8.5nm,在外加电场作用下,共振峰红移3.3nm.     

硅基光子材料和器件的进展

评述硅基光子材料和器件的进展,包括硅二极管的受激发射、具有量子结构的RCE(谐振腔增进型)光电二极管、MOS高频光调制器、SOI光开关阵列和可调谐波长滤波器,重点介绍低插入损耗、快响应的SOI基热光波导开关阵列的最新结果.以SOI为基片,成功地研制出带有全内反射(TIR)镜的重排无阻塞型光开关阵列,并首次研制出16×16阻塞型光开关阵列.在1.55μm波段,插入损耗和偏振相关性随着器件长度的增加而略微增大.如果器件的末端镀上抗反射膜,插入损耗会降低2～3dB,这些器件的上升和下降时间分别为2.1和2.3μs.     

硅基光子材料和器件的进展

评述硅基光子材料和器件的进展,包括硅二极管的受激发射、具有量子结构的RCE(谐振腔增进型)光电二极管、MOS高频光调制器、SOI光开关阵列和可调谐波长滤波器,重点介绍低插入损耗、快响应的SOI基热光波导开关阵列的最新结果.以SOI为基片,成功地研制出带有全内反射(TIR)镜的重排无阻塞型光开关阵列,并首次研制出16×16阻塞型光开关阵列.在1.55μm波段,插入损耗和偏振相关性随着器件长度的增加而略微增大.如果器件的末端镀上抗反射膜,插入损耗会降低2～3dB,这些器件的上升和下降时间分别为2.1和2.3μs.     

硅基光子材料和器件的进展

评述硅基光子材料和器件的进展，包括硅二极管的受激发射、具有量子结构的RCE(谐振腔增进型)光电二极管、MOS高频光调制器、SOI光开关阵列和可调谐波长滤波器，重点介绍低插入损耗、快响应的SOI基热光波导开关阵列的最新结果.以SOI为基片，成功地研制出带有全内反射(TIR)镜的重排无阻塞型光开关阵列，并首次研制出16×16阻塞型光开关阵列.在1.55pm波段，插入损耗和偏振相关性随着器件长度的增加而略微增大.如果器件的末端镀上抗反射膜，插入损耗会降低2～3dB，这些器件的上升和下降时间分别为2.1和2.3μs.     

基于MMI滤波器的可调谐连续光全光纤OPO

在连续光全光纤光学参量振荡器（FOPO）中,目前主要利用可调滤波器（TBPF）等高插入损耗的滤波器件进行边带光输出波长的调谐,这种方式所引起的高环形腔损耗限制了FOPO输出性能的进一步提升。为解决此问题,提出了基于多模干涉（MMI）滤波器的低腔损耗可调谐连续光FOPO。通过选取不同长度和纤芯尺寸的多模光纤制作级联单模-多模-单模光纤（SMS）作为滤波器件,使其在选定波长处的插入损耗小于1 dB,FOPO环形腔的总损耗不大于5 dB,并通过对SMS器件施加轴向拉力的方式调节滤波器件的透射谱,实现了1 494~1 501 nm和1 638~1 629 nm范围内的双边带可调谐连续光输出。     

可调谐双波长低抖动增益开关光脉冲的产生

提出了一种产生可调谐双波长低抖动超短光脉冲的新方法。采用外光注入法来降低增益开关F-P激光脉冲的时间抖动,实现了脉冲光谱的双波长可调谐输出。实验中利用两个多量子阱DFB激光器作为外部种子光源,通过温度控制和偏振态调节使外部种子光有效地耦合到增益开关F-P激光器中,输出的光脉冲时间抖动(均方根)从2.57ps降低至1.06ps,双波长的边模抑制比可达25dB。通过改变DFB激光器和F-P激光器的工作温度,可实现波长从1540nm到1560nm的可调谐输出。     

低电压驱动的MEMS F-P可调光学滤波器研究

基于微机电系统（MEMS）技术,研制了一种新颖的光学腔与静电驱动器分离的Fabry-Pérot（F-P）可调谐滤波器。从光学设计、MEMS结构设计、制造工艺与器件测试等开展了F-P可调谐滤波器的研究,成功制备了工作在以1550 nm波长为中心、调谐范围为40 nm和驱动电压低于30 V的MEMS F-P可调滤波器。测试...     

基于Mach-Zehnder滤波的可调谐光纤激光器

() ()基金项目: 。摘要:为了实现高稳定性的可调谐激光输出,提出并设计了一种基于Mach-Zehnder(M-Z)滤波结构,结合Fabry-Perot(F-P)滤波器的可调谐掺铒光纤激光器,并对激光器的原理及实现方案进行理论分析和实验验证。所设计激光器系统的泵浦源工作波长为976 nm;长度5 m的掺铒光纤作为增益介质;采用全光纤M-Z结构进行滤波,并结合F-P滤波器实现单波长激光可调谐输出。实验中,通过调节F-P滤波器,在泵浦功率为60 mW时,实现了1547～1568 nm范围内单波长激光的稳定可调谐输出,波长调谐间隔小于1.7 nm,每个输出波长的边模抑制比均大于55 dB,线宽均小于0.1 nm。     

集成光学声光光开关的研究

在集成光学声光可调谐滤波器的基础上，研制成一种偏振无关的集成光学波导型声光光开关，由于采用声光作用实现开关功能，使得开关速度可以达到微秒量级。介绍了这种集成光学波导型声光光开关的工作原理及其基本结构，并对它的插入损耗、隔离度、开关速度这三项光开关的重要性能指标进行了具体的理论分析与计算，然后对制作成的集成光学波导型声光光开关的器件样品进行了性能测试，在室内温度为20℃，入射波长为1．523μm时，测得插入损耗为4．8dB，隔离度为22．0dB。对实验与理论的误差进行了具体分析，并提出了进一步提高其性能指标的相关途径。     

液晶可调谐光滤波器的实验研究

对液晶可调谐光滤波器进行了实验研究,初步研制出带宽0.3～0.5 nm,精细度为100～200,连续可调谐范围大于70 nm的液昌F-P腔光滤波器.     

1.55μm非晶硅热光F-P腔可调谐滤波器

介绍了一种Si基热光Fabry-Perot (F-P)腔可调谐滤波器.F-P腔由电子束蒸发的非晶硅构成.利用非晶硅的热光效应,通过对Si腔加热,改变F-P腔的折射率,从而引起透射峰位的红移.该原型器件调谐范围为12nm,透射峰的FWHM(峰值半高宽)为9nm,加热效率约为0.1K/mW.精确控制DBR(分布式Bragg反射镜)生长获得高反射率镜面是减小带宽的有效途径;通过改进加热器所处位置及增强散热能力,有望进一步提高加热效率.     

热光可调谐Si基聚合物列阵波导光栅

报道了用五氟苯乙烯共聚甲基丙烯酸环氧丙酯(PFS-co-GMA)的聚合物材料制备的33×33信道热光(TO)可调谐的阵列波导光栅(AWG)。给出了器件的制作工艺流程和测试结果。测得器件的波长间隔为0.81nm,3dB带宽为0.35nm,串扰约为-20dB,中心输出信道和边缘输出信道的插入损耗分别为10.4dB和11.9dB,TO可调谐值为-0.12nm/K,在温度为10~65℃时的器件工作中心波长为1545.21~1551.81nm,调谐范围为6.6nm。     

基于Fabry-Perot结构的可调波长选择光开关

本文提出波长选择光开关的概念,首次研制出一个基于Fabry-Perot结构的可调波长选择光开关,该开关为2×2光纤端口,每个端口携带N个波长,工作时可以选1个或多个波长,插入损耗小于3dB,波长调谐范围10nm,调谐机构为一对多层三明治结构的压电陶瓷,具有驱动电压低,小于5V的驱动电压可以达到3.3nm的调谐,最大开关时间为1毫秒,开关比优于30dB.最后还分析了其基本透射与反射光谱性能,并讨论其对光通信、光交换网络产生的重要应用价值.     

一种基于MEMS技术的可调谐光滤波器

文章介绍了一种基于微电子机械系统(MEMS)技术的可调谐光滤波器(TOF),分析了其基本原理和光学结构,给出了合理的设计方案及所进行的实验验证.实验结果表明,该滤波器性能优良,20 dB带宽<0.65 nm,3 dB带宽<0.24 nm,整个光路的插损控制在2 dB以内.根据该方案设计的滤波器具有体积小、成本低和波长调...     

一种基于可调谐F-P腔滤波器的光分插复用器

文章提出了一种基于可调谐F-P腔滤波器的光分插复用器(0ADM),对它的串扰特性进行了详细的分析与计算,提出了减小串扰的改进措施;实验中,下载波长谱线宽度仅为0.18 nm,插损为4.2 dB,信道隔离度大于26.5 dB,自由光谱范围(FSR)大于33nm.该OADM具有结构简单、隔离度高、可精密调谐、插损小、成本低和功耗低等特点,可广泛应用于现有的密集波分复用(DWDM)系统.     

集成光学声光光通道监测仪的研究

在集成声光可调谐滤波器(IAOTF)的基础上,提出了一种新型的集成光学波导型声光光通道监测仪(OCM).介绍了该OCM的工作原理及其基本结构,对它的插入损耗、响应时间、波长范围、波长分辨率和波长精度等性能指标进行了分析与计算,并对制成的集成光学声光OCM进行了实验研究.理论分析和实验结果表明,该OCM能够对密集波分复用(DWDM)系统多路光信道的工作波长和功率同时进行监测,其插入损耗小于3 dB,响应时间小于7μs,波长监测范嗣达174 nm,波长分辨率可达0.3 nm、波长精度可达±30 pm.     

850/1550nm智能集成分波光开关的理论设计

理论分析和设计了一种用于850和1550nm两个光通信窗口的、集波长信号分离和光开关功能于一体的智能集成分波光开关,并将弧形结构全内反射面用于该集成结构中.基于Si基半导体SiGe合金材料的等离子体色散效应,对该结构智能集成分波光开关的串音、损耗、消光比等特性进行了分析和模拟计算.计算得到,作为光开关时器件的平均串音、插入损耗和消光比分别为-19,1.3和21dB,作为分波器时平均串音和插入损耗分别为-11和1.1dB.设计结果表明,该集成器件不仅能够实现850和1550nm两种波长光信号的开关,而且还能对这两种波长的光信号进行分离,是一种有前途的智能化集成分波光开关.     

850/1550nm智能集成分波光开关的理论设计

理论分析和设计了一种用于850和1550nm两个光通信窗口的、集波长信号分离和光开关功能于一体的智能集成分波光开关,并将弧形结构全内反射面用于该集成结构中.基于Si基半导体SiGe合金材料的等离子体色散效应,对该结构智能集成分波光开关的串音、损耗、消光比等特性进行了分析和模拟计算.计算得到,作为光开关时器件的平均串音、插入损耗和消光比分别为-19,1.3和21dB,作为分波器时平均串音和插入损耗分别为-11和1.1dB.设计结果表明,该集成器件不仅能够实现850和1550nm两种波长光信号的开关,而且还能对这两种波长的光信号进行分离,是一种有前途的智能化集成分波光开关.