相位误差对AWG波分复用器非相邻通道串扰影响的分析

分析了工艺制作过程中引入的阵列波导相位误差以及由其所引起的非相邻通道间串扰性能的劣化,给出了相应的分析公式.利用该公式,可以简捷地分析所设计的AWG型器件的非相邻通道串扰水平,为优化AWG型器件的设计提供依据.     

相位误差对AWG波分复用器非相邻通道串扰影响的分析

分析了工艺制作过程中引入的阵列波导相位误差以及由其所引起的非相邻通道间串扰性能的劣化,给出了相应的分析公式.利用该公式,可以简捷地分析所设计的AWG型器件的非相邻通道串扰水平,为优化AWG型器件的设计提供依据.     

1×32硅基二氧化硅阵列波导光栅的研制

采用高精度光刻版、PECVD材料生长、反应离子刻蚀和端面8. 角抛光等技术,设计并研制了1×32硅基二氧化硅阵列波导光栅. 研制的AWG芯片,其相邻通道引起的通道串扰小于-28dB,非相邻通道引入的串扰小于-35dB. 通道的插入损耗在进行光纤耦合封装后进一步提高,平均损耗约为4.9dB,不均匀性约为1.72dB.     

1×32硅基二氧化硅阵列波导光栅的研制

采用高精度光刻版、PECVD材料生长、反应离子刻蚀和端面8°角抛光等技术,设计并研制了1×32硅基二氧化硅阵列波导光栅.研制的AWG芯片,其相邻通道引起的通道串扰小于-28dB,非相邻通道引入的串扰小于-35dB.通道的插入损耗在进行光纤耦合封装后进一步提高,平均损耗约为4.9dB,不均匀性约为1.72dB.     

基于硅纳米线波导的16通道200GHz阵列波导光栅

设计了基于硅纳米线波导的16通道,通道间隔为200GHz的阵列波导光栅(AWG)。传输函数法模拟了器件传输谱,结果表明器件的通道间隔为1.6nm,通道间串扰为31dB。器件利用SOI材料,由193nm深紫外光刻工艺制备。光谱测试结果分析表明,通道串扰为5-8dB,中心通道损耗2.2dB,自由光谱区长度24.7nm,平均信道间隔1.475nm。详细分析了器件谱线畸变的原因。     

SOI阵列波导光栅的设计与制作

本文讲述了基于SOI材料的5×5阵列波导光栅(AWG)的设计与器件的制作.设计结果显示,通过选择合适的波导结构可以有效地减小器件的偏振特性;采用合适的弯曲半径,不但可以减小器件的损耗,而且可以降低器件的串扰.器件的测试结果表明,器件的中心波长、通道间隔与设计值基本相符;器件的相邻信导串扰接近10dB.器件初步达到分波的功能.     

50/100GHz AWG型光学梳状滤波器的设计与制备

以Si基SiO2平面光波导为基础,设计并制备了50/100GHz AWG型光学梳状滤波器.制备得到的AWG型光学梳状滤波器可以覆盖1520～1585nm的波长范围,共有160个信道.功率输出不均匀度＜0.5dB,插入损耗＜8dB,相邻通道的串扰＞13dB,在距离中心频率最远的信道,输出频率偏离ITU标准15GHz.分析了影响器件串扰和信道频率偏移的原因,并提出了相应的解决办法.     

8通道-1.6nm Si纳米线阵列波导光栅的设计与制作

设计了基于绝缘层上硅(SOI)材料的8通道Si纳米线阵列波导光栅(AWG),器件的通道间隔为1.6nm,面积为420μm×130μm。利用传输函数法模拟了器件传输谱,结果表明,器件的通道间隔为1.6nm,通道间串扰为17dB。给出了结合电子束光刻(EBL)和感应耦合等离子(ICP)刻蚀技术制备器件的详细流程。光谱测试结果分析表明,器件通道间隔为1.3～1.6nm,通道串扰为3dB,中心通道损耗为11.6dB。     

50/100GHz AWG型光学梳状滤波器的设计与制备

以Si基SiO2平面光波导为基础,设计并制备了50/100GHz AWG型光学梳状滤波器．制备得到的AWG型光学梳状滤波器可以覆盖1520～1585nm的波长范围,共有160个信道．功率输出不均匀度＜0.5dB,插入损耗＜8dB,相邻通道的串扰＞13dB,在距离中心频率最远的信道,输出频率偏离ITU标准15GHz．分析了影响器件串扰和信道频率偏移的原因,并提出了相应的解决办法．     

Si纳米线阵列波导光栅制备

采用绝缘层上Si(SOI)材料设计制备了3×5纳米线阵列波导光栅(AWG),器件大小为110μm×100μm。利用简单传输法模拟了器件的传输谱,并采用二维时域有限差分(FDTD)模拟中心通道输出光场的稳态分布,模拟结果表明,器件的通道间隔为11 nm,通道间的串扰为18 dB。通过电子束曝光(EBL)和感应耦合等离子(ICP)刻蚀制备了所设计的器件,光输出谱测试分析表明,器件中心通道的片上损耗为9 dB,通道间隔为8.36～10.40 nm,中心输出通道的串扰为6 dB。在误差允许范围内,设计和测试的结果一致。     

基于SOI的16通道200GHz阵列波导光栅

设计并制作了基于绝缘体上硅(SOI)材料的1×16阵列波导光栅(AWG).该AWG器件的中心波长为1 550 nm,信道间隔为200 GHz,采用了脊型波导结构.首先确定了波导的结构尺寸以保证单模传输,并利用束传播法(BPM)模拟了波导间隔、弯曲半径和锥形波导长度等参数对器件性能的影响,对器件结构进行了优化,同时也利用BPM方法模拟了器件的传输谱.模拟结果显示:器件的最小信道损耗为4.64 dB,串扰小于-30 dB.根据优化的器件结构,通过光刻等半导体工艺制作了AWG,经测试得到AWG器件的损耗为4.52～8.1 dB,串扰为17～20 dB,能够实现良好的波分复用/解复用功能.     

顶部平坦化32通道AWG的设计与研制

根据优化输入端多模干涉器(MMI)结构设计,研制出32通道50 GHz通道间隔、顶部平坦化的阵列波导光栅(AWG)器件。该器件的采用6μm×6μm折射率差为0.75%的Si基SiO2埋型波导结构,阵列波导数为130,罗兰圆半径为9 419.72μm,相邻阵列波导长度差为128.42μm。测试结果表明:AWG器件插入损耗(IS)为-5~-8.5 dB,串扰>-25 dB,3 dB带宽>0.25 nm。     

SiO2 8×8阵列波导光栅的研制

在Si基SiO2材料上设计并制作了中心波长为1.55 μm、通道间隔为0.8 nm的8×8阵列波导光栅(AWG).详细介绍了器件的设计、制作和测试,并对测试结果及工艺误差进行了深入的分析讨论.封装后的测试结果显示,器件的3 dB带宽为0.22 nm;中央通道输入时,最小和最大插入损耗分别为4.01 dB和6.32 dB;边缘通道输入时,最小和最大插入损耗分别为6.24 dB和9.02 dB;对比不同通道输入时输出通道的中心波长,其偏移量低于0.039 nm;器件的通道间串扰小于-25 dB;偏振依赖损耗(PDL)小于0.3 dB.     

基于SOI材料的阵列波导光栅的制作

采用ICP刻蚀的方法,在SOI材料上制作出了中心波长为 1. 5509μm、信道间隔为 200GHz的 5×5阵列波导光栅(AWG).测试中心波长与设计值相差 0. 28nm,测试波长间隔与设计值相差在 0. 02nm之内,相邻信道串扰接近10dB,信道插入损耗均匀性为 0. 7dB,测试结果表明该器件能够初步达到分波功能.     

基于SOI纳米线AWG超紧凑三向滤波器

本文针对FTTH,设计并制备了基于SOI纳米线AWG的三向滤波器。利用传输函数法模拟了器件的传输谱,模拟结果表明器件能很好的实现三向滤波的功能。通过深紫外光刻和感应耦合等离子刻蚀设备,制备了所设计的器件。输出光谱分析表明,器件的通道间串扰为-15 dB,3 dB带宽为11.04 nm,三个通道的输出波长分别为1455 nm、1510 nm和1300 nm,偏离了设计值,波长的偏移主要是由制造过程中阵列波导宽度的偏移设计宽度45 nm引起的,材料色散也是导致波长偏移设计值的一方面原因。     

聚合物阵列波导光栅波分复用器带宽平坦化分析

提出了一种阵列波导光栅(AWG)波分复用器带宽平坦化的有效方法。在常规型阵列波导器件中,把相邻奇数阵列波导长度差减少增量,并把相邻偶数阵列波导长度差增加相同的增量,即可获得平坦的箱形波谱响应。对17×17信道聚合物AWG波分复用器的模拟结果表明,箱形波谱响应的3 dB带宽约为0.49 nm,每条输出信道的串扰皆低于-28 dB。     

32信道聚合物阵列波导光栅的制作与测试

对一个32通道的聚合物阵列波导光栅进行了研究和制作.经过旋涂、光刻、反应离子刻蚀等工艺过程,利用A1掩膜技术和回融技术进行了器件的制作.实验结果表明,回融技术使样本的波导表面的均方根粗糙度降低了约0.02μm.测试结果表明,器件的结构指标与理论设计值基本相符,并且波导在C波段上实现了单模传输.器件的插入损耗约为35dB,相邻通道串扰小于-20dB,很好地实现了波分复用功能.     

用于单片集成的InP阵列波导光栅设计和制备

InP 阵列波导光栅(AWG)是InP 基单片多波长转换器中的重要单元。采用深脊型波导结构,设计了一种10通道、通道间隔200GHZ(1.6nm)的偏振无关型InP基阵列波导光栅。采用外延技术、光刻、感应耦合等离子体刻蚀技术等在实验室制造出了这种AWG。经过测试,插入损耗约为-8dB,串扰小于-17dB,中心通道和旁边通道的通道均匀性基本上在3dB左右。     

17×17信道光谱响应平坦化的聚合物阵列波导光栅的研制

选用氟化聚芳醚FPE聚合物材料,设计并制备出了17×17信道光谱响应平坦化阵列波导光栅（AWG）波分复用器. 实验测试结果表明,器件的中心波长为1550.83nm,波长间隔为0.8nm, 3dB带宽约为0.476nm,插入损耗为13~15dB,串扰低于-21dB.     

17×17信道光谱响应平坦化的聚合物阵列波导光栅的研制

选用氟化聚芳醚FPE聚合物材料,设计并制备出了17×17信道光谱响应平坦化阵列波导光栅(AWG)波分复用器.实验测试结果表明,器件的中心波长为1550.83nm,波长间隔为0.8nm,3dB带宽约为0.476nm,插入损耗为13～15dB,串扰低于-21dB.