SOI光波导开关研究进展

SOI光波导是硅基光波导器件的基础,也是实现其它集成光学器件的基础。文章论述了SOI材料、SOI光波导以及SOI光波导开关的一些特性和研究进展。     

半导体光波导开关列阵

光波导开关是光网络的基础器件。半导体中的电光效应、能带填充效应、多量子阱的量子限制Stark效应以及等离子体色散效应等都可分别被利用来制作成光波导开关。本文综合介绍基于上述效应的光波导开关的发展动态。     

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.     

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。     

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8×8SOI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。     

Si基芯片光互连研究进展

综述了近年来Si基光互连,尤其是和微电子工艺兼容程度较高的芯片间和芯片内的光互连的进展。Luxtera公司已经率先实现了除光源外的所有光子器件的单片集成,IBM也提出并开始实施微电子学领域的片内光互连的技术方案,但Si基光互连大部分还停留在各构建单元器件性能提高的阶段,例如Si基发光、Si波导、Si波导耦合器、Si基调制器及光开关、Si基探测器以及用于光波导器件阵列的WDM技术。此外,还对Si基光源、光纤耦合、偏振敏感性以及光子器件的热稳定性提出了看法。总之,随着各种构建单元器件的综合性能、CMOS工艺兼容度、制备成品率的提高以及光电融合单片集成工艺的突破,光互连最终会成为现实,并引发微电子技术和IC行业的下一场革命。     

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.     

超高速半导体全光开关技术

介绍了半导体全光开关的种类、特点和应用,根据其结构形式,并导体全光开关可分为平面型和波导型两种,根据其工作机理,波导型全光开关又可分相移型和频移型两类,同时,在已经报道的100Gbit/s以上的光传输系统实验中证明了全光交换的高效性。     

从GFP2011看硅光子学的进展

半导体硅材料不仅是一种电子材料,也是一种合适的光子材料。成熟的微电子加工工艺更为硅光子学提供了坚实的技术基础。根据第八届Ⅳ族光子学国际会议的信息,文章综述了硅基光波导技术特别是SOI光波导技术研究的最新进展,着重介绍了光调制器、亚波长光栅、混合集成、封装以及波导加工等方面的新理念与新方法。     

Liquid crystal applications in photonics

We developed new optical switches based on nematic and ferroelectric liquid crystal (LC) cells for photonics applications. Certain new LC switches based on the effect of total internal reflection in nematic LC and deformed helix ferroelectric effect ferroelectric LC with very fast response time were developed. Fast bistable optical switches of the light polarization based on ferroelectric liquid crystal cells were proposed. The switches are characterized by 100 us switching time and 26 dB crosstalk at the wavelength of 632.8 nm and bistable, i.e., required zero power consumption in the switch state.High frequency hysteretic free electrically controlled 0-2π phase modulation of light has been proposed using a very short helix pitch (less than 400 nm) deformed helix ferroelectric liquid crystal. The electrically controlled 0-2π hysteretic free phase modulation was achieved at the driving voltage frequency up to 4 kHz and the voltage amplitude of 32 V. The application of fast V-shaped deformed helix ferroelectric ferroelectric LC (DHF-FLC) for new active-matrix liquid crystal display (LCD) and optical data processing devices is envisaged.Photoalignment technology can be very useful for the new generation of liquid crystal devices as well as in new photovoltaic, optoelectronic and photonic devices based on highly ordered thin organic layers. We have investigated the LC photoalignment in superthin tubes, which are basic elements of switchable photonic crystal/liquid crystal structures and obtained the order parameter comparable with usual homogeneous nematic LC cells. We studied LC alignment on silicon surfaces with submicrometer-sized straight and curved waveguide profiles. The liquid crystal cladding refractive index was then varied according to the applied voltage, and subsequently the microresonator resonance wavelengths were tuned. Based on our initial measurements, the free spectral range (FSR) wavelength shift within the range of 20 nm was obtained, which is comparable with a thermooptic effect. The new voltagecontrollable Si-based add drop filters are envisaged based on this principle.     

光通信中的LiNbO3集成波导电光器件

本文介绍了现在应用的几种LiNbO_3集成波导电光器件,讨论了调制器、开关、偏振器、滤光器等的工作机制和性能,并侧重介绍了当今光通信中应用最多的调制器件。     

硅基波导光开关及开关阵列的研究进展

光开关是光网络中实现光交换的核心器件.硅基波导光开关作为一类重要的开关器件,具有体积小、开关速度快、兼容性好等优点.近年来随着硅基波导制作技术的成熟,硅基波导光开关及开关阵列的研究日益受到人们的重视.文章介绍了SOI(silicon-on-insulater)光波导、聚合物光波导和SiO2光波导等三类常见的硅基波导在光开关及开关阵列方面的一些研究进展.     

基于微流控技术新型光开关器件设计

首先介绍了较为常用的几种光开关的工作原理、特点和应用。描述了MEMS、MOEMS、微流控技术。以MOEMS及微流控技术相接合,提出一种新的微流控光开关阵列结构,通过电控方法改变微流控芯片波导结构,实现光路变化。该光开关具有体积小,结构简单,功率损耗低,有利于光开关阵列集成化、微型化及制作。以电控方式控制光开关,在开关速度上比温控更快、更稳定,且控制电路简单等特点易构成大容量交换矩阵。