基于两个级联微环谐振器的电光导向光学译码器

实现了一种基于两个级联微环谐振器的导向光学译码器,器件利用等离子色散效应调制微环谐振器。制作工艺误差引起的两个微环谐振器谐振波长不一致可以通过微环谐振器上热极进行补偿。码型发生器产生的两个电学信号驱动微环谐振器的PIN结,由四个输出端口的光学信号给出译码结果。通过对器件的静态光谱分析得到工作波长和驱动电压。最终实现了100Mbps的动态译码结果。     

基于微环谐振器的超紧凑微波光子滤波器的设计

设计了一个基于硅基微环的超紧凑的微波光子滤波器,用以提高硅基微波光子器件的集成密度及增大其自由光谱范围。根据波导光学的耦合模理论,推导出双环并联谐振器的光强传递函数,并通过仿真得到了微波光子滤波器的输出特性。结果表明:当微环半径为0.79 m时,谐振器中直波导宽度为0.3 m,环形波导宽度为0.25 m,滤波器的自由光谱范围为140 nm,插入损耗为0.5 dB,半峰全宽为7 nm,此滤波器的性能完全满足粗波分复用系统的要求。     

SOI纳米光波导微环谐振腔谐振频移的测试分析

To research the effect of a deposited SiO₂ insulating layer on the resonance frequency modulation of an SOI nanowaveguide ring cavity during integration fabrication,a rib waveguide ring resonator was systematically designed and fabricated.SiO₂ insulating layers with different thicknesses were deposited for analysis of the frequency shift characteristics.By testing the resonance transmission spectrum power of this structure,it is found that there are blue shifts after SiO₂ deposition,and the frequency shift value of a structure with a 500 nm SiO₂ insulating layer deposited is 0.8 nm,that is 0.24 THz at the resonance point where wavelength is around 1550 nm. Taking advantage of this conclusion,efficient optical modulation is available by choosing different frequency band resonance wavelengths to narrow the frequency modulation range.     

Recent progress in integrated electro-optic frequency comb generation

Optical frequency combs have emerged as an important tool enabling diverse applications from test-and-measurement,including spectroscopy,metrology,precision distance measurement,sensing,as well as optical and microwave waveform synthesis,signal processing,and communications.Several techniques exist to generate optical frequency combs,such as mode-locked lasers,Kerr micro-resonators,and electro-optic modulation.Important characteristics of optical frequency combs include the number of comb lines,their spacing,spectral shape and/or flatness,and intensity noise.While mode-locked lasers and Kerr micro-resonators can be used to obtain a large number of comb lines compared to electro-optic modulation,the latter provides increased flexibility in tuning the comb spacing.For some applications in optical communications and microwave photonics,a high degree of integration may be more desirable over a very large number of comb lines.In this paper,we review recent progress on integrated electro-optic frequency comb generators,including those based on indium phosphide,lithium niobate,and silicon photonics.     

微纳米PIN电光调制器的优化

在微纳米PIN电光调制器的基础上,分析了载流子浓度对其调制特性的影响。根据注入调制区载流子平均浓度随时间变化关系,采用在驱动信号中加入正反向预加重电压的调制电压方式,不仅可以提高注入载流子浓度,而且可以缩短反向抽取载流子所用的时间,从而有效提高电光调制器的调制速度;详细分析了PIN电光调制器结构中内脊高度H、外脊高度h,波导脊宽W以及重掺杂区到波导的距离Ws等参数对其调制特性的影响;最终根据数据的分析,给出了优化后的参数,制作了电光调制器并进行了测试,测试结果验证了文中数据分析的正确性。     

光OFDM系统中调制器最优偏置的研究

理论分析了强度调制直接检测双边带光正交频分复用系统(IM/DD DSB-00FDM)中电光调制器与光电探测器共同作用产生的非线性干扰.针对不同调制指数,通过改善电光调制器直流偏置,减轻非线性噪声的影响,实现IM/DD DSB-00FDM传输系统性能最优化.仿真结果表明,在调制指数较小时,较高的偏置电压可以在很大程度上改善系统的传输性能,提高接收机的灵敏度.     

电光调制器自适应偏振控制系统设计与实现

为了保持电光调制器(EOM)输入光偏振方向始终与其内部可传播模式偏振方向一致,使EOM获得良好的调制效果,提出了一种基于比例-积分-微分(PID)算法的EOM自适应偏振控制方法,理论分析并实验验证了该方法的可行性。实验结果表明,基于该方法设计的控制系统不仅能实时监测EOM输出光功率,而且能保持其输出光功率最大;与激光器和EOM输入端直接用保偏光纤连接时相比,PID偏振控制下EOM输出平均功率提高了3.08 dB,PD输出电压标准差由0.121 4降至1.237 510-4,稳定控制状态下偏振态矫正时间在ms量级。     

基于Mach-Zehnder结构微环谐振腔全光逻辑门的研究

为了解决全光逻辑门结构所需抽运能量过大的问题,提出了一种基于Mach-Zehnder结构微环谐振腔的全光控制逻辑门结构。通过在微环波导上加入空气孔加强对光的限制,增强了带边附近的3阶非线性效应,从而减小达到所需相移的抽运能量。将微环谐振腔与Mach-Zehnder结构结合,采用光学Kerr效应控制不同微环内相移的改变,从而实现不同逻辑门功能。同时进行了理论分析与仿真验证,计算了不同尺寸空气孔对于结构的影响,并对于不同逻辑功能的控制方法,验证了结构的可行性。结果表明,这种逻辑门结构所需抽运能量不超过10dBm,延迟处于皮秒量级,速度快,器件的尺寸处于微米量级,该结构可以同时实现不同的逻辑门状态,对于全光网络的研究有指导意义。     

基于金属包覆波导结构的电光调制器的研究

文章提出了一种基于自由空间耦合技术的电光调制器.入射光直接入射到作为耦合层的上层金属膜表面,通过改变外加电场的场强,控制入射光耦合进导波层的能量,从而改变反射光的强度,实现电光调制.该类调制器具有插入损耗小、响应速度快、稳定性高和成本低廉等诸多优点.与传统的棱镜耦合方式的聚合物电光调制器相比,自由空间耦合技术的引入使此类电光调制器结构更加紧凑、更易于阵列化集成.     

基于光电混合集成的四通道外调电/光转换组件

由于单片级集成技术面临开发成本高、周期长等问题,提出一种基于光电混合集成封装的四通道外调电/光转换组件.该组件利用光电混合集成技术,采用空间光学透镜耦合代替原有光纤互连方式、传输微带代替传统电缆互连方式、金丝/金带代替传统低频导线方式以及微组装工艺实现多专业裸芯片一体化气密封装代替分离组件混合装配方式,从而达到大幅度压...     

脊波导结构LiNbO3电光调制器研究与改进

采用有限元软件Ansys、运用有限元法,对脊波导结构铌酸锂电光调制器进行了优化设计。通过将传统结构与脊波导的比较分析,提出采用聚四氟乙烯部分取代缓冲层中的二氧化硅的结构,能更好的实现微波等效折射率的降低以达到与光波折射率的匹配,同时能保持更大的特性阻抗以实现阻抗匹配,从而更好的提高器件性能。     

太赫兹硅基微环谐振器的设计与分析

设计了一个工作频率在太赫兹大气传输第一窗口的硅基波导型微环谐振器。利用传输矩阵法和耦合模理论计算微环谐振器的传输函数,并对波导耦合系数进行分析,获得微环谐振器的临界耦合条件。采用时域有限差分法分析微环谐振器的性能参数,并与串联双环谐振器性能参数相比较。结果表明：单环谐振器的自由谱宽范围为27 GHz,插入损耗为0.3 dB。单环与双环谐振器的响应谱线形状因子分别为0.16和0.52,即串联双环谐振器使谐振谱线顶端更平坦,滚降度增高。Abstract：关键词：     

基于宽度调制谐振腔的光子晶体电光调制器

针对目前电光调制器插入损耗高的问题,提出了一种基于宽度调制(WM)型谐振腔的光子晶体电光调制器.该器件由输入端纳米线波导、硅基光子晶体波导和WM型谐振腔组成,前二者的连接处采用锥形结构,用于减少2种波导之间的级联损耗.根据时域耦合模理论与等离子体色散效应,采用WM型谐振腔和PN掺杂结构实现对横电(TE)模的调制,并应用...     

基于光学偏置的聚合物电光调制器研究

分析了两种使Mach-Zehnder调制器实现光学偏置的方法,即路径非对称和折射率非对称的波导设计.采用有限差分束传播法(FD-BPM)对两种基于光学偏置的Mach-Zehnder型电光调制器进行了模拟仿真研究,仿真结果显示两种光学偏置方法均实现了在转换函数的线性区域建立工作点的目标,并且分别得到了26 dB和23 d...     

基于等离子体结构的太赫兹石墨烯电光调制器的机理分析

基于等离子体共振机理,提出了一种包含金属/石墨烯/Al2O3/石墨烯堆栈结构的等离子体脊型波导.基于光电效应的微观机理分析,通过设计波导结构和等离子体结构,优化调制器的性能.结果显示,电光调制器的插入损耗很低,工作在近红外波段,调制速率为730 GHz,能量损耗为0.7 fJ/bit,3-dB带宽为3.66 THz.     

基于铌酸锂薄膜的Y波导集成调制器设计

近年来,基于薄膜铌酸锂（TFLN）平台的高性能电光调制器以其小体积、低能量损耗等特点受到广泛关注。本文提出了一种新的具有垂直电极结构的Y波导铌酸锂薄膜电光调制器。研究了调制器的半波电压与缓冲层厚度之间的关系,优化了Y波导的设计参数,最后设计得到插入损耗<5 dB, 半波电压<1.5 V的高性能调制器。本文不仅为基于TFLN平台的小型化波导的设计和实现提供了思路,而且为制造高性能和多功能的电光调制器提供了实验依据。     

Organic electro-optic polymer materials and organic-based hybrid electro-optic modulators

High performance electro-optic modulator, as the key device of integrated ultra-wideband optical systems, have become the focus of research. Meanwhile, the organic-based hybrid electro-optic modulators, which make full use of the advantages of organic electro-optic (OEO) materials (e.g. high electro-optic coefficient, fast response speed, high bandwidth, easy processing/integration and low cost) have attracted considerable attention. In this paper, we introduce a series of high-performance OEO materials that exhibit good properties in electro-optic activity and thermal stability. In addition, the recent progress of organic-based hybrid electro-optic devices is reviewed, including photonic crystal-organic hybrid (PCOH), silicon-organic hybrid (SOH) and plasmonic-organic hybrid (POH) modulators. A high-performance integrated optical platform based on OEO materials is a promising solution for growing high speeds and low power consumption in compact sizes.     

电光调制器偏置点抖动控制对射频信号的影响

马赫-曾德尔电光调制器的偏置点控制是光载射频传输链路中一项十分关键的技术。为了分析马赫-曾德尔电光调制器偏置点抖动控制对射频信号的影响,用贝塞尔级数展开再进行频谱分析的方法对系统输出信号成分进行了理论分析,设计了马赫-曾德尔调制器任意点控制系统并进行了实验验证。用MATLAB进行仿真后可知,在输入射频功率为18dBm时,抖动信号幅度需小于45mV,2次射频信号对抖动信号引起的频率分量抑制比才能大于20dB;而在输入射频功率为10dBm时,这个幅度要小于19mV。改变抖动信号幅度进行实验,得到2次射频信号对抖动信号引起的频率分量抑制比与仿真结果误差始终保持在3dB~3.2dB左右。结果表明,马赫-曾德尔电光调制器工作在线性偏置点时,抖动信号引起的频率分量是可以忽略的;但将调制器偏置控制在最低偏置点时,对射频信号的影响不可忽略。     

与偏振无关的低驱动电压M-Z型调制器

本文报道一种具有两组电极、与偏振无关的M-Z型波导调制器,它具有两组驱动电压都较低而且数值相近的特点。在波长λ=0.633μm下测试,两组电压分别为11V和15V,消光比大于95％,理论带宽1.21GHz。     

基于光学微环的化学传感器

以SiN为材料,采用与CMOS工艺相兼容的技术,制备了波导宽度为1μm,半径为400μm的SiN光学微环。经测量,其品质因数(Q值)高达20 000,自由光谱范围(FSR)为0.5 nm。提出了采用光学微环传感器、单波长光源和光功率计对待测物进行测量的方案。实验证明,该方案与传统的采用光谱仪测量谐振峰值漂移的方法相比,可以取得更高的系统探测灵敏度。最后,利用微环传感器对葡萄糖溶液浓度进行测量,灵敏度高达10-4折射率单元(RIU),证明了该传感器可以应用于溶液检测领域。