离子交换玻璃波导1×8多模干涉光功分器的研制

利用三维有限差分光束传输法 ( 3 D-FDBPM)对渐变折射率波导中自镜象效应进行分析与模拟 ,在此基础上 ,利用 K+ -Na+ 离子交换在国产 K9光学玻璃上制作了 1× 8多模干涉( MMI)光功分器 ,测试表明 ,该器件初步实现了光均分功能 .

玻璃基平面光功分器技术工程化研究

利用离子交换技术在玻璃基片上制作的集成光功分器具有工作波长范围宽,结构紧凑,环境稳定性好等特性,适宜批量化生产,成本更低。近年来,玻璃基离子交换光波导器件制备技术逐步发展成熟,基于该技术的集成光功分器的关键技术指标已经满足光通信网络应用的需求,并且在价格上具有很强的竞争力。介绍了玻璃基离子交换光波导制作原理以及玻璃基集成光功分器的技术发展现状,重点介绍了浙江大学在集成光功分器研制与开发方面的工作,包括专用玻璃材料的研制,离子交换技术的改进以及光功分器的结构设计,并报道了对集成光功分器的性能测试结果。

弱限制MMI型光功分器

本文采用导模数值计算法对MMI(多模干涉 )型光功分器SIE干涉区内的导模进行计算并对输出波导位置进行优化 ,证明在一定条件的弱限制下器件的插入损耗和输出均匀度均超过强限制的情况 ,说明MMI型光功分器的制作可以采用方便的湿法刻蚀 。

质子交换铌酸锂多模干涉光功分器的研制

采用退火质子交换工艺在铌酸锂衬底上实现了渐变边界MMI光功分器。测量表明该器件有较好的光均分功能。利用红外光谱技术分析了利用纯苯甲酸质子交换源的退火质子交换波导的红外吸收光谱特性证明通过当地选择质子交换温度、时间和退火的温度与时间，可以实现低损耗质子交换光波导的制作。

离子交换制作0.85μm MMI光功分器的仿真研究

提出了利用离子交换技术制作多模干涉(MMI)型光功分器的设计方法。以1×8MMI光功分器为例,采用导模传输分析法分析了器件基本原理,对离子交换制作波导的折射率分布进行了讨论。针对工作波长为0.85μm的1×8 MMI光功分器结构参数进行了设计,对器件输出特性、各项技术指标、离子交换决定的折射率差Δn对器件性能的影响均进行了BPM仿真,结果表明:利用离子交换方法制作MMI型光功分器,设计指标可达到均匀性约0.009 dB、平均插入损耗约9.111 dB和最大插入损耗约9.116 dB,均优于现有器件的指标。

玻璃基集成光功分器的制备与性能表征

针对光纤通信网络的应用,采用Ag＋-Na＋两步离子交换技术在玻璃基片上制作Y分支级联型1×8集成光功分器,对器件的插入损耗、波长敏感性等关键性能指标进行测试,并对封装好的功分器进行老化实验.研究结果表明,器件的插入损耗典型值为10.3 dB,插入损耗均匀性典型值为0.67 dB;在1 260~1 650 nm波长范围内插入损耗对波长不敏感;在器件老化前后插入损耗变化小于0.1 dB.这些关键性能指标达到Bellcore GR-1209规定的应用标准,与市场上现有的光纤熔融拉锥型光功分器和二氧化硅基集成光功分器的性能指标相当.

光通信中的无源光功分器

光功分器是光通信系统和光信息处理系统中的关键器件 ,也是构成其他光器件的重要组成部分。本文综述了几种典型的无源光功分器结构 ,并对其性能进行了相互比较。

多模干涉异质结光子晶体波导光功分器的研制

基于自映像原理,设计并分析一种新的紧凑多模干涉异质结光子晶体波导光功分器,采用时域有限差分法数值模拟了光波能带结构和光传输特性。选择适当耦合长度可控制给定频率输入光的输出。进一步研究表明,通过改变光功分器内部一个介质柱半径大小,可以改变输出光功率,从而证实了这种器件不仅具有波长选择性,而且具有潜在的可调性。

玻璃波导光功分器的研制

本文报道了Na^+—Tl^+离子交换的K9玻璃衬底光功分器（工作波长为1.55μm），分析设计和器件的制作，并对制作的器件进行了模式损耗测试。结果表明，器件达到了预定的要求。

用于光通信的1＊8MMI型GaAs光功分器的研制

本文采用离散谱折射率法对光功分器的输入、输出单模光波导进行优化设计，通过干法刻蚀技术，制作了一种能直接与单模光纤阵列相耦合的1×8MMI型GaAs光功分器。最后用1．55μm波长的DFB激光测试发现，该器件基本实现了功率均分要求，功率离散度为0．156dB。

质子交换铌酸锂波导MMI光功分器 (英文)

利用三维非旁轴近似光束传输法对退火质子交换铌酸锂渐变折射率分布波导中的自镜像效应进行分析与模拟 .在此基础上 ,利用退火质子交换技术在 X切 Y传铌酸锂衬底上进一步制作了 1× 8MMI光功分器 .测试表明器件实现了 1路分成 8路的光功分功能 .

一种新型超低片内反射的光子晶体MMI光功分器

提出了一种基于光子晶体波导(PCW),具有超低片内反射、多模干涉型(MMI)光功分器结构。通过在传统MMI型功分器的基础上引入双梯形波导结构,降低了原有功分器由于端口反射以及谐振模反射所带来的片内反射问题。相比于传统的MMI型光功分器,该结构片内反射降低了60%。

渐变折射率分布MMI型光功分器的研制

以离子交换玻璃波导为例详细分析了渐变折射率分布波导中的自镜像效应,并完成了1×8渐变折射率分布MMI光功分器的设计和特性分析。在理论分析和设计的基础上完成了器件的制作,包括在国产K9光学玻璃上利用K+-Na+离子交换技术和以苯甲酸为交换源在铌酸锂基片上利用质子交换工艺分别完成1×8MMI光功分器的制作。测试表明器件基本实现了光均分功能。

光子晶体自准直型光功分器的设计与优化

基于光子晶体的自准直效应,通过在完整光子晶体中引入线缺陷实现光传输方向的改变,并通过改变介质柱的有效折射率设计了一种1×2光功分器。由平面波展开法计算的等频率线图得出自准直光束的传输频率和传输方向。采用有限时域差分法模拟计算器件性能,结果表明所设计的光功分器能有效地实现输入光束能量的均分,且输出能量的比值可通过调节线缺陷介质柱的有效折射率来改变。通过在光场输出位置处引入减反射层有效地使输出效率提高到93.7%。所设计的光功分器体积超微,结构简单,在未来的高集成度的光子集成回路中具有广泛的应用价值。

基于Si/SiN_(x)双层波导的偏振无关光功分器

针对目前大部分偏振无关光功分器结构复杂和损耗大的问题,文章设计了一种基于Si/SiN_(x)双层波导的偏振无关光功分器,用于1550 nm波长光信号的1×2均匀功分。通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法调节Si/SiN_(x)层的折射率,使同一波长下横电(TE)和横磁(TM)偏振模的二重像点位置相等,实现偏振无关功能。同时,通过对多模干涉波导宽度的合理选择,减小器件尺寸。通过优化锥形波导,进一步降低器件的插入损耗和反射损耗。运用三维(3D)有限时域差分方法进行建模仿真,仿真结果表明,文章所提偏振无关光功分器尺寸仅为3.0μm×16.8μm,插入损耗和反射损耗分别低至0.04和-48.80 dB,分光比达到了1.00033,插入损耗小于1 dB,带宽可达380 nm,在未来的集成光路中具有潜在的应用价值。

基于MMI的聚合物1×16光功分器的设计及飞秒激光制备

高传输损耗和器件尺寸是限制光通信系统性能的关键问题,为此以光束传播法(BPM)设计仿真、利用飞秒超快加工技术制备了基于多模干涉耦合器(MMI)的聚合物1×16光功分器,器件尺寸小于22000μm。仿真结果表明平均插入损耗小于23dB,均匀性1.27dB。测试在1550nm波段,1×16光功分器平均插入损耗小于23dB,均匀性1.48dB。基于SU8胶材料仿真了用于光电电路板垂直耦合的光波导结构,利用时域有限差分法(FDTD)分析空间位置偏差对光纤与45°微反射镜的耦合效率影响,得到最佳耦合位置和最大耦合效率86.1%。结果表明器件具有易制备,较低的制备容差敏感度和结构紧凑的优点,符合光电集成和批量生产要求,对光分路器的设计和生产工艺有一定的参考价值。

基于EOPCB的1x32聚合物光功分器的设计与制备

基于光束传输方法,设计了一种紧凑的1x32聚合物光功分器。工作中心波长为1550 nm,可应用于光电电路板(EOPCB)。光功分器的长度为20000μm。每个输出端口之间的间距为127μm。光功分器芯层的横截面为10μm x10μm。选用二氧化硅作为包层材料。采用飞秒激光结合湿法刻蚀制备。测试结果表明,光功分器输出端的插入损耗<27dB,均匀性1.2 dB。可以满足EOPCB的光互连。

K^+-Na^+离子交换1×32光功分器的设计

设计了玻璃基K+-Na+离子交换1×32级联Y分叉光功分器。由于采用了一种新型的器件结构形式,光功分器的长度得以缩短,当输出波导间距为127μm、波导最小曲率半径为30 mm时,器件总长只有20 mm。为了提高器件的功分均匀性,对波导的泄漏模进行了控制,使一阶泄漏模的损耗速度达到32 dB/cm。为了提高波导与光纤的耦合效率,器件输入输出端进行了光斑尺寸变换,使光纤-波导的耦合损耗降低到0.26 dB。

多模干涉型GaAs光功分器的研制

采用导模传输分析法设计了多模干涉型１×４ 光功分器。根据所确定的器件结构参数， 结合器件设计和制作过程中可能遇到的因素， 详细分析了器件中自映像效应多模波导的宽度和长度、波导的折射率等结构参数对器件性能的影响。进行了多模干涉型 Ｇａ Ａｓ １×４ 光功分器的制作和测试。测试结果表明， 所研制的器件实现了１×４ 光功分器功能。针对实验过程和测试结果中遇到的问题进行了讨论， 并提出了进一步完善器件性能的方法。

1×16多模干涉型GaAs光功分器的研制

设计并制作了一种能直接与通信用标准单模光纤阵列相耦合的 1× 16多模干涉型光功分器。其输入、输出单模波导采用离散谱折射率法优化设计 ,获得了脊宽为 3μm、脊高为 2 .9μm和理论传输损耗约为 0 .0 2 8dB cm的单模脊形光波导。分析表明 ,这种深刻蚀多模干涉型光功分器具有较大的制作容差性、较宽的工作带宽以及几乎可忽略的极化依赖性。测试结果表明 ,器件实现了 1×