光通信C波段硅基导模共振窄带滤波器的模拟

结合严格耦合波理论和遗传算法对C波段硅基导模共振滤波器进行了模拟分析.从模拟结果出发详细讨论了光栅周期、填充因子、光栅深度和入射角度对滤波器反射特性的影响.导模共振对光栅周期、填充因子、光栅深度和入射角度都有很高的敏感性,利用这一特点可以设计性能优异的硅基滤波器件.导模共振滤波器的共振波长峰值反射率达到了98.9%,峰值半高宽小于密集渡分复用(DWDM)O.8 nm的要求.

Abstract：

Simulated are silicon-based guided-mode resonant grating filters with narrow bandwidth for C-band optical communication.The effects of the characteristics of grating period,fill factor,the grating depth,the thickness of SiO_2 layer and incident angle on the reflection mechanisms of the filters are analyzed in detail based on the simulation results.Guided-mode resonant effect is very sensitive to such characteristics,which can be used to optimize silicon-based filters.The reflectance of the resonant wavelength of this filter reaches 98.9%,and the FWHM (full width at half maximum) is less than 0.8 nm limited by the DWDM (dense wavelength division multiplication) system.     

4×4热光SOI波导开关阵列

设计并制作了阻塞型和完全无阻塞型4×4热光SOI(silicon-on-insulator)波导开关阵列。开关单元采用了多模干涉耦合器(MMI)-MZI(Mach-Zehnder interferometer)结构的2×2光开关。阻塞型光开关附加损耗为4.8～5.4dB,串扰为-21.8dB～-14.5dB。完全无阻塞型光开关阵列附加损耗为6.6～9.6dB,串扰为-25.8～-16.8dB。两者的消光比都在17～25dB内变化,开关单元功耗小于230mW。器件的开关时间小于3μs。功耗和开关速度都明显优于SiO2基和聚合物基的开关阵列。     

SOI热光开关电学模型设计和应用

从控制和驱动电路设计者的角度，设计了Mach-Zehnder干涉仪型SOI热光开关的电学模型，对模型的电学特性进行的模拟及实验电路验证表明所设计的模型可以用来在电学实验中取代SOI热光开关，最后讨论了电学模型的应用。     

微腔调制常温Ge量子点光致发光特性

报道了微腔对Ge量子点常温光致发光的调制特性. 生长在SOI硅片上的Ge量子点的常温光致发光呈多峰分布，随波长增加，峰与峰之间的间隔增加. 这种多峰结构与SOI硅片所形成的微腔有关，只有满足特定波长的光致发光才能透出腔体并被探测器搜集. 模拟结果与实验结果吻合得很好，变功率实验也进一步证实了该结论.     

一种新型2×2 SOI热光开关

设计并制作了一种新型的SOI 2×2马赫-曾德(MZ)热光开关.这种光开关采用了深刻蚀结构的配对多模干涉耦合器,同时,为了保证单模传输和调制,在连接波导和调制臂区域采用了浅刻蚀结构.深刻蚀结构增强了多模干涉耦合器对光场的限制,有利于自映像质量的提高,从而减少了自映像损耗和不均衡度,同时也提高了制作容差.基于强限制配对干涉耦合器的新型热光开关,其插入损耗为-11.0 dB,其中包括光纤-波导耦合损耗-4.3 dB,上升和下降开关时间分别为3.5μs和8.8μs.     

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     

高可靠性16×16 SOI热光开关阵列

在分析加热器对热光开关阵列可靠性影响的基础上,提出了一种新的热光开关阵列控制和驱动电路.分析表明,在假设加热器失效率为5%的情况下,新控制和驱动电路可以使16×16 SOI热光开关阵列的可靠性从34.99%提高到92.30%.同时,采用引入控制信号预处理模式,使封装后的热光开关阵列控制端口数从34个减少到10个.在采用新的控制和驱动电路基础上,研制出高可靠性的16X16 SOI热光开关阵列.     

硅基微纳光子器件制备工艺问题及解决方案

讨论了硅基微纳光子器件制备过程中涉及的几个关键工艺问题,包括:电子束/光学光刻的电子束/光学邻近效应;纳米线光波导ICP-RIE刻蚀的侧壁粗糙问题;光栅及MOS绝缘栅氧化硅填充致密度问题.这些问题可影响器件的结构均匀性、波导传输损耗、光栅的散射损耗以及MOS绝缘栅的绝缘性能.在分析实验结果的基础上,提出了一些解决方案.     

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。     

从OFC 2003看平面光波导器件的发展动向

概述了2003年OFC会议上报道的平面光波导器件，着重介绍了平面光波导器件在新材料、新工艺、新结构方面的新进展和发展方向。