光波导用TiO_2/SiO_2复合薄膜的制备及其性能研究

用离子自组装成膜技术制备了用作光波导器件的TiO2/SiO2复合薄膜,介绍了薄膜光学常数的测定方法,并研究了光波导的波导特性.结果表明随着TiO2含量的增大。光波导的折射率增加;但同时光波导损耗也将发生变化,一般TiO2占10％时,薄膜的波导损耗较低.在更高的含量范围内,必须使TiO2分散.

转移矩阵法的纳米波导导波特性分析

一种新型纳米光波导结构,由二氧化硅/硅/空气/硅/二氧化硅五层介质构成,将光能量限制在低介电常数的中间空气狭缝中传输,利用转移矩阵法对其传输特性进行了详细分析,推导出了TM模式的本征色散方程,给出了TM模式电场和磁场分布以及电磁场能量分布的解析表达式.进而利用图解法求解了本证色散方程,分析了硅层和空气层厚度对电磁场能量分布的影响,给出了波导的优化尺寸均在几百纳米左右.对于波导存在一种和两种TM模式的情况进行了分析,单模情况(只存在TM0模)要比多模情况对光能量限制好很多,在多模情况下高阶模要比低价模对光的限制好,这是和一般传统波导不相同的地方;同时光在导波层(低介电常数的介质层)的传播速度要小于光在相应介质中的传播速度,即表现出慢波特性.

纳米级铝包覆光波导耦合特性研究

为了研究10nm级铝包覆光波导特征参量对其耦合情况的影响,理论模拟了不同金属层折射率和厚度、不同导波层折射率和厚度情况下的衰减全反射谱,分析了特征参量对耦合情况的影响。通过实验验证了金属层折射率和厚度对其耦合情况的影响,发现纳米级铝膜的复介电常数发生了很大的变化。结果表明,导波层厚度影响激发导模的数目,但对耦合深度影响不大;导波层折射率同时影响激发导模的数目和耦合深度;耦合层金属膜厚度不影响激发导模的模数,但对耦合深度的影响很大;对于相同的耦合层金属膜厚度,金属折射率不同,耦合情况大不相同。研究结果为基于双面金属包覆光波导的脉冲展宽器的制作和设计过程提供了参考。

离子自组装成膜技术制备TiO_2/SiO_2薄膜光波导

采用离子自组装(ISA)成膜技术制备了TiO2/SiO2复合薄膜光波导,研究了光波导的波导特性。结果表明,随着TiO2含量的增大,光波导的折射率增加,但同时光波导传输损耗增大。一般TiO2占10wt%,此时,光波导中的光损耗较低。在更高的含量范围内,必须使TiO2分散。

基于半导体材料微纳波导全光逻辑门的研究进展

全光逻辑门是全光计算以及全光信号处理系统中关键的光子器件.随着互补金属氧化物半导体(COMS)工艺的发展,基于半导体材料微纳波导全光逻辑门已经成为集成光学领域中的重要方向;尤其是硅基光子集成器件在近些年成为了国际研究热点.文章主要对基于绝缘体上的硅(SOI)和Ⅲ-Ⅴ族化合物材料不同波导结构(马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer)微环谐振腔和条形波导结构)的全光逻辑门的研究进展进行了介绍,并且在器件的工作速率和功耗方面,分别对上述基于SOI和Ⅲ-Ⅴ族化合物材料三种不同波导结构的全光逻辑门进行了分析和比较.

硅基纳米光子集成回路中的模式转换与耦合

硅纳米光波导具有超高折射率差与超小横截面,因而具有超强光场限制能力,为实现超高集成度纳米光子回路提供了一种极具吸引力的途径。众所周知,在光子集成回路中,模式转换与耦合是实现各种功能器件的重要基础。对硅光子集成回路中的模式转换与耦合原理、新结构与新器件进行了详细分析和讨论。研究了硅纳米光波导锥形结构中模式传输及演化过程,揭示了其特有的偏振相关模式转换机制。结果表明,当光波导横截面存在不对称性时,可能在某些特定波导宽度范围内产生偏振模杂化,为实现偏振旋转提供了一种方便的方法。通过调控非对称定向耦合结构中模式转换与耦合的相位匹配条件,为实现超小型偏振分束器、大带宽模式复用-解复用器等关键器件提供重要途径。