湿法腐蚀制备的SOI光波导

用化学湿法腐蚀的方法制作了SOI光波导,并且用三维波束传播方法分析和设计了单模波导和1×2 3dB多模干涉分束器,修正了有效折射率和导模传输方法的误差.制作的器件具有低传输损耗(- 1 37dB/cm)、低附加损耗(- 2 2dB)、良好的均衡性(0 3dB)等优良性能.     

紧缩型SOI多模干涉光开关的设计

提出了一种新的紧缩型SOI多模干涉(MMI)光开关。开关由单模输入输出波导和MMI耦合器组成。通过在多模波导区域引入调制区,利用Si的等离子色散效应(PDE)改变调制区的折射率来实现开关动作。用FD-BPM方法对开关的工作原理和性能进行了模拟与分析。结果表明,光开关良好的综合性能,而整个开关的长度只有7mm。     

SOI光波导和集成波导光开关矩阵

报道了基于SOI (silicon-on-insulator）材料的光波导和集成波导光开关矩阵的最新研究进展. 给出了截面为梯形的脊波导的单模条件，设计制备了MMI (multimode interference）集成耦合器和基于Mach-Zehnder光波导干涉仪的热光型2×2光开关，开关转换速度达到了5～8μs，驱动功耗仅为140mW，是当前国际上同类型光开关中转换速度最快的. 在此基础上制备成功了4×4波导光开关矩阵，并实现了光信号在不同信道间的转换.     

SOI光波导和集成波导光开关矩阵

报道了基于SOI(silicon-on-insulator)材料的光波导和集成波导光开关矩阵的最新研究进展.给出了截面为梯形的脊波导的单模条件,设计制备了MMI(multimode interference)集成耦合器和基于Mach-Zehnder光波导干涉仪的热光型2×2光开关,开关转换速度达到了5～8μs,驱动功耗仅为140mW,是当前国际上同类型光开关中转换速度最快的.在此基础上制备成功了4×4波导光开关矩阵,并实现了光信号在不同信道间的转换.     

SOI光波导和集成波导光开关矩阵

报道了基于SOI(silicon-on-insulator)材料的光波导和集成波导光开关矩阵的最新研究进展.给出了截面为梯形的脊波导的单模条件,设计制备了MMI(multimode interference)集成耦合器和基于Mach-Zehnder光波导干涉仪的热光型2×2光开关,开关转换速度达到了5～8μs,驱动功耗仅为140mW,是当前国际上同类型光开关中转换速度最快的.在此基础上制备成功了4×4波导光开关矩阵,并实现了光信号在不同信道间的转换.     

采用多模输入/输出波导的多模干涉型SOI分束器

一个适用于光纤通信系统中的1×8多模干涉功率分束器被设计并通过ICP刻蚀方法成功研制.这种基于SOI材料的功率分束器是采用多模波导作为输入/输出波导;经过光束传播方法模拟,该器件显示出了优良的性能.测试结果表明,在1550nm波长处器件的传波损耗低于0.80dB,损耗均匀性为0.45dB,而且偏振相关损耗低于0.70dB.器件的尺寸只有2mm×10mm.     

SOI热光调制器

设计和制作了多模干涉马赫曾德型热光调制器.通过合理选择SOI光波导的埋层和包层的厚度,使制作出的调制器有良好的综合性能.调制器调制深度为91%,功耗为0.35W,调制速度约为27μs.减小多模干涉耦合器的设计误差和提高刻蚀均匀性可以改善调制器的性能.     

SOI热光调制器

设计和制作了多模干涉马赫曾德型热光调制器.通过合理选择SOI光波导的埋层和包层的厚度,使制作出的调制器有良好的综合性能.调制器调制深度为91% ,功耗为0 .35 W,调制速度约为2 7μs.减小多模干涉耦合器的设计误差和提高刻蚀均匀性可以改善调制器的性能     

SOI基光子晶体光波导

光子晶体光波导由于其优越的光子局域化性能,因此可以实现任意的弯曲,从而大大减小了集成光路的体积.特别是以SOI材料为基础的光子晶体光波导以其小型化、低损耗的优势而备受人们的关注.介绍了几种类型的SOI基光子晶体光波导,并探索了其潜在的应用前景.     

SOI光波导传输机理及其损耗的研究

分析研究了ＳＯＩ光波导传输机理，并对其传输损耗进行了计算。     

An Efficient MMI SOI Splitter with Multimode Input/Output Waveguides

A 1×8 multimode interference power splitter with multimode input/output waveguides in SOI material is designed by the beam propagation method and fabricated by the inductive coupled plasma etching technology for use in fiber optics communication systems.The fabricated device exhibits low loss and good coupling uniformity.The excess loss is lower than 0.8dB,and the uniformity is 0.45dB at the wavelength of 1550nm.Moreover，the polarization dependent loss is lower than 0.7dB at 1550nm.The device size is only 2mm×10mm.     

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.     

硅基纳米波导的双模干涉

硅基(SOI)波导是近年集成光电子和集成波导的重要方向。对硅基纳米波导进行数值计算,讨论了空气包层和SiO2包层两种情况的双模传输特性,得到两种包层结构的双模工作区域和双模拍长与波导结构的关系。研究了SOI纳米波导中双模干涉现象以及双折射和温度对双模干涉的影响。     

光子晶体波导定向耦合功分器的设计

将相互耦合的3平行光子晶体单模波导看成一个多模干涉系统,通过研究二维正方晶格光子晶体波导多模干涉的自映像效应,优化设计了一种新型1×2光子晶体波导定向耦合分束器,采用时域有限差分法对其传输特性进行模拟分析。设计过程中,根据多模干涉耦合区中周期出现的双重像的位置确定两个单模输出波导的位置,通过改变输出波导和耦合区连结的一个介质柱位置构成波导微腔结构,改变耦合区中的模场分布,实现模式匹配,从而明显减小分束器的反射损耗。计算结果表明,移动介质柱距离输出单模波导和多模波导连结处1.85a位置处时,对于波长为1.55μm的入射光,该分束器的透射率可高达99.04%。     

硅基光电子学中的SOI材料

SOI材料是近年来应用于硅基光电子学中的一种重要的光波导材料。本文首先简要介绍了常见的SOI材料的制备方法,包括注氧隔离（SIMOX-SOI）、硅键合背面腐蚀（BE-SOI）和注氢智能剥离（Smart Cut）等,并比较了它们各自的特点和优劣。其次介绍了SOI材料加工制造波导的基本工艺,包括光刻和刻蚀,其中刻蚀又分为干法刻蚀和湿法腐蚀。