基于InP/In_(1-x)Ga_(x)As_(y)P_(1-y)加载条状波导的宽带波长转换数值研究

Ⅲ-Ⅴ族半导体波导平台在实现主动和被动器件单片集成上有自身的优势,同时基于Ⅲ-Ⅴ族材料的波长转换器可以通过非线性效应扩展波长范围。设计了一种基于InP/In_(1-x)Ga_(x)As_(y)P_(1-y)半导体波导平台的加载条状波导,并研究了基于该波导的有效波长转换。通过完美匹配层边界条件下的频域有限元仿真法分析了该波导最佳结构的TE模有效模式面积、非线性系数、有效模式折射率、波导损耗和波导色散。优化InP/In_(1-x)Ga_(x)As_(y)P_(1-y)加载条状波导的色散,使其满足零相位失配条件,实现了3 dB带宽为35 nm的波长转换,最高转换效率为−26.7 dB。同时,还分析了掺杂系数y、泵浦功率、泵浦波长、波导长度等因素对波长转换中转换带宽和转换效率的影响。InP/In_(1-x)Ga_(x)As_(y)P_(1-y)加载条状波导展现了优良的波长转换性能,可为全光波长转换的实现提供设计参考。

热光效应对绝缘层上的硅微腔光梳产生和演化的影响分析

微腔光频梳具有功耗低、可集成、梳齿间隔可调的特点,在各个领域都有广泛的应用。绝缘层上的硅(SOI)材料加工工艺与现有的互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容,使其成为最具前景的光子平台之一。本文设计了一种截面为脊形的硅基微环谐振腔,研究了各个几何参数对微环谐振腔色散的影响;数值求解了微环谐振腔热动态方程,并分析了不同参数对微环谐振腔热动态效应的影响。数值求解了LLE(Lugiato-Lefever Equation)模型,由于SOI微腔光频梳理论研究大多忽略了热光效应,因此本文分析了在模型中引入热光效应项后对光频梳产生和演化的影响。数值结果表明,在温度变化范围为0~0.16℃条件下,时域上光场最大功率值增加了22%,频域上光频梳展宽了221 nm。最后对两种热光效应条件下光频梳输出频谱进行分析,结果表明,光频梳在热光效应温度变化范围为0~0.32℃的情况下,相较于0~0.16℃的情况,带宽展宽了353 nm。