基于深度学习的微环谐振腔法诺效应调控

在微腔耦合波导上设计空气孔阵列,结合深度学习调控微腔的法诺线型,实现对微腔传感性能的优化。建立了正向预测网络模型,在24 ms内实现从空气孔阵列结构到微腔透射谱线的预测。结合卷积神经网络与逆向设计实现了对微腔透射谱线的定向调控,预测了不同指标下空气孔阵列的趋势,验证了空气孔阵列结构与微腔透射特性的关系。

基于硅基微环谐振器的Fano共振线型产生和调谐研究进展

Fano共振的线型具有明显不对称特征,在光学通信、调制和传感等领域中极具应用潜力。首先对微环谐振器的各种线型进行了介绍,强调了Fano共振线型的独特优势,其次依据结构分类梳理了国内外基于硅基微环谐振器产生Fano共振的研究现状,然后介绍了基于热光效应的Fano共振调谐的研究进展,最后展望了硅基微环谐振器的Fano共振的发展及应用。

基于单个槽波导微环谐振器法诺共振的折射率传感

法诺线型的不对称和窄线宽特性有利于实现具有高传感灵敏度和低可探测极限的折射率传感。采用三维时域有限差分法,基于槽波导设计了微环谐振器和法布里-珀罗腔的耦合结构,实现了法诺线型谱线,并利用其提升折射率传感器的性能。不同于已报道的多微环级联等复杂结构,基于单个槽波导微环实现了法诺线型谱线,并在波长探测传感方案下得到传感灵敏度为500 nm/RIU,可探测极限为4.00×10^(-5) RIU;在强度探测传感方案下,传感灵敏度为7.24×10~4 dB/RIU,可探测极限为5.52×10^(-6) RIU。

异质微环谐振腔双稳态及全光存储器应用

提出了一种基于异质集成波导的微环谐振腔,对其双稳态现象进行了研究分析,并将其应用于全光存储功能的实现。异质集成波导具有超高的克尔非线性效应,不受热光效应和载流子响应的限制,在超快克尔非线性效应的支持下,该结构具有快速全光切换的能力。设计了一个高品质因子Q=77565的微环谐振腔,用耦合模式理论模拟了其双稳态现象。在峰值功率为474 fJ,宽度为20 ps的脉冲激励下,该微环谐振腔很好地实现了全光存储功能,并通过波分复用的串联微环结构展示了波长可寻址的四位光存储器。研究了基于超高克尔非线性效应的双稳态现象,为实现超快切换速度提供了可能性,在光存储、光开关、人工智能研究等方面具有一定的参考价值。

槽型相移布拉格光栅微环谐振器及其传感特性

为实现高灵敏度及高品质因数的折射率传感特性,设计了一种基于槽型相移布拉格光栅的微环谐振器结构。该结构由槽型直波导内嵌相移布拉格光栅耦合单实波导微环构成。结构中离散态光模式与连续态光模式相互干涉产生了Fano共振。利用传输矩阵法量化谐振器中各部分的光场分布,分析系统的传输原理。采用时域有限差分法对提出的器件结构进行仿真模拟,并对结构物理参数进行优化。模拟结果表明该结构的品质因数达到25729,比传统微环谐振器提高了3倍以上,消光比为18.65 dB,高出传统微环谐振器6.46 dB,折射率灵敏度达到122 nm/RIU,且该谐振器结构简单。所提出的结构在传感应用中具有一定的优势。

耦合区数量对鼎形微环谐振器输出的影响

为了探究鼎形微环谐振器的耦合区数量对输出的影响,建立了鼎形微环谐振器的物理模型。利用传输矩阵法对鼎形微环谐振器的物理模型进行研究。分析了不同耦合区数量对鼎形微环谐振器输出的影响。实验结果表明,随着耦合区数量的增加,在1.54~1.56μm工作波长范围内谐振峰的数量增加,半高全宽FWHM越小,品质因子Q则越大,器件的储能性能越好,并且还能实现对特定波长的滤波作用。耦合区数量对鼎形微环谐振器性能有着很大影响,在设计时根据实际需要选择耦合区数量。

采用信号流程图法的单环和三环微环谐振波分复用器特性分析

采用信号流程图法研究分析了微环谐振波分复用器的传输特性,并给出了N信道单环和三环微环谐振波分复用器的光强传递函数通用公式。通过参量优化,对N信道单环谐振波分复用器和三环谐振波分复用器进行了数值模拟和比较分析。结果表明:耦合系数对系统输出、谱线带宽以及串扰均有影响,三环谐振波分复用器比单环谐振波分复用器的分波效果及形状更好,耦合系数取值对三环谐振波分复用器更加敏感。

多级压裂套管偏心条件下微环隙发展规律研究

页岩储层开发过程中主要采用水平井和多级压裂技术,其水平段较长易导致套管偏心,进而影响到井筒水泥环密封完整性。为此,基于多级压裂过程中套管内压多次升高和降低的实际情况,建立了套管偏心条件下、循环加卸载作用下微环隙产生和发展的数值模型,基于Mohr-Coulomb准则和损伤理论,计算了多级压裂过程中循环载荷作用下水泥环内边界处累积塑性应变以及微环隙宽度,分析了偏心距、偏心角对于微环隙发展的影响。研究结果表明:相比于套管居中条件,套管偏心后同等循环次数下微环隙宽度更大,增大了水泥环密封完整性失效的风险;随着偏心距的不断增加,最大塑性累积应变区域发生变化,且微环隙宽度不断增加;当水平最小主应力低于垂向地应力时,且循环加卸载次数高于一定值时,随着偏心角的不断增加,微环隙宽度不断降低,且降幅不断增加。研究结果可为多级压裂过程中井筒密封完整性的预防和控制提供参考。

可调反射器辅助的可重构微环光滤波器

为了适应光学滤波、微波信号处理等各种应用场景的需求,集成硅基光子滤波器需要具备多功能可重构和灵活可调谐特性.本文提出了一种可调反射器辅助的微环光滤波器芯片设计.通过传输矩阵模型,仿真结果表明,该器件可实现4种自由光谱范围的切换、100 dB消光比滤波、带通与带阻切换、Fano共振、类似电磁感应透明和类似电磁感应吸收等谱型的重构,且每种谱型均可以实现滤波中心频率的大范围调谐.本技术在集成光子模拟信号处理和微波光子学等领域具有广阔的应用前景.

SOI微环谐振器基本单元滤波特性分析

该文利用耦合模理论和传输矩阵法,对SOI基光计算中的基本单元——单微环谐振器的传递函数做推导计算,得到传递函数表达式,并给出微环谐振器传递函数推导的一般方法。通过仿真,分析振幅衰减系数α和耦合因子k对微环谐振器基本单元滤波特性的影响。从滤波特性的角度,简单介绍SOI基微环谐振器在光通信、光计算及生物传感器领域的代表性研究方向。

基于圆孔光栅辅助微环谐振器的折射率传感研究

为了提高微环折射率传感器的灵敏度和品质因子,本文提出一种基于圆孔光栅辅助的微环谐振器。在该结构中由于同一种状态的光模式在不同的光路中产生模式劈裂而形成Fano共振现象,Fano共振的非对称线型光谱结构能够获得更高的消光比和品质因子,可以使该器件在进行折射率传感时对外界环境变化有非常好的响应。采用有限元法对结构进行设计和模拟仿真。仿真结果显示,所提结构的品质因子达到58,300,比传统微环谐振器提高7倍以上。

基于迁移学习的片上多模微环谐振腔温度传感研究

文章基于搭建的多模微环谐振腔光芯片的温度测量装置,从其出射宽谱信号获取多模温度传感数据。基于正式测量前的传感数据集建立智能传感模型,然后结合少量测量数据进行模型迁移,有效融合多模温度传感信息,进行温度预测。证实该迁移学习的方法比原有方法极大提高温度检测精度,能够在24.7-31.6℃温度范围内实现测量精度优于±0.035℃。

基于微环谐振器的超紧凑滤波器设计

为了提高硅基光子器件的集成度,文章设计了一种超紧凑微环谐振滤波器。根据光波导理论,推导出滤波器的传递函数,仿真得到滤波器的频谱特性。结果表明,微环半径为0.63μm,直波导宽度为0.25μm,环形波导宽度为0.3μm时,滤波器自由光谱范围为170 nm,插入损耗为1.5 dB,半峰全宽为5 nm,上述性能完全满足波分复用系统对滤波器的要求。

N阶微环菱形矩阵谐振滤波器传输性能研究

微环谐振器具有结构紧凑、易于大规模集成等优点,在研究中多采用多环联接来改进其滤波特性。提出了一种改进型的N阶微环矩阵谐振滤波器结构,使N阶矩阵为菱形排列方式,以获得更佳的旁瓣、带内纹波等性能指标。以3阶微环矩阵为例,利用耦合模理论对N阶微环矩阵建立稳态方程,求解出3阶微环矩阵的输出特性,并与其他同环数的微环阵列在滤波性能上进行比较分析,得出结论:在相应结构参数和微环数目相同的情况下,改进型N阶微环矩阵谐振滤波器在通带宽度、远端抑制、旁瓣等方面较多环联接方式更具优势。该改进型N阶微环矩阵谐振滤波器可以在宽信道大容量的波分复用系统中得到应用。

IP网络中的快速路由微环避免算法

在IP网络中,当链路权重发生变化时,可能产生路由微环问题。路由微环会引发网络延迟和丢包,无法满足实时业务对高水平服务质量的需求。因此针对该问题,提出一种快速路由微环避免算法,该算法设计一个权重序列,将链路权重按照该序列有序地重新配置,使得链路权重被重置后的路由重收敛过程中没有微环产生。在计算权重序列时,该算法首先定义安全权重区间的概念来描述避免路由微环产生的条件,随后利用该条件搜索出一组安全权重范围,同时使用剪枝技术缩小搜索空间、提高搜索效率,最后从各范围中取出一个值组成最后的权重序列。利用典型网络拓扑对算法进行仿真测试,实验结果表明,所提算法在87%的拓扑中平均需要5次中间权重配置就能避免微环。此外,相对于现有其他使用迭代调整链路权重以解决路由微环的算法,该算法计算时间复杂度降低一个数量级,计算效率提高30%-80%。所提算法能够大幅缩短计算时间,更加高效地解决路由微环问题,避免由此引发的网络延迟和丢包,从而提供高水平的网络服务质量。

基于绝缘硅的微环谐振可调谐滤波器

采用电子束光刻和感应耦合等离子刻蚀等工艺,研制了一种基于绝缘硅材料的的微环谐振可调谐滤波器.滤波器微环半径为5μm左右,波导截面尺寸为(350～500nm)×220nm不等.测试结果表明,波导宽度为450nm时器件性能最为理想,其自由频谱宽度为16.8nm,1.55μm波长附近的消光比为22.1dB.通过对微环滤波器进行热光调制,在21.4℃～60℃温度范围内实现了4.8nm波长范围的可调谐滤波特性,热光调谐效率达到0.12nm/℃.研究了基于单环和双环的多通道上下载滤波器,实验结果表明多通道滤波器的信号传输存在串扰,主要是不同信道之间的串扰,尤其在信号上载时,会在相邻信道产生较大串扰.

一种可调谐的单微环三耦合点的SOI微环滤波器

依据耦合模和传输矩阵理论,设计了一个新型单微环三耦合点的可调谐微环滤波器模型,并模拟仿真了输出端口的光谱特性。模型结构中,采用热光性质稳定的绝缘硅材料,通过改变反馈波导的长度和温度实现对输出光谱的分析与调制。仿真结果表明,当耦合系数k=0.018时,模型结构的自由光谱范围可近似认为达到43.8nm,品质因子可达1.25×105,作为滤波器保持了很窄的带宽,很高的品质因子和较大的自由光谱范围,得出通过改变反馈波导的温度或长度可实现特定谐振波长处滤波效果显著改善的结论,最后给出了相应的光谱曲线。

基于微环谐振器的超紧凑微波光子滤波器的设计

设计了一个基于硅基微环的超紧凑的微波光子滤波器,用以提高硅基微波光子器件的集成密度及增大其自由光谱范围。根据波导光学的耦合模理论,推导出双环并联谐振器的光强传递函数,并通过仿真得到了微波光子滤波器的输出特性。结果表明:当微环半径为0.79μm时,谐振器中直波导宽度为0.3μm,环形波导宽度为0.25μm,滤波器的自由光谱范围为140 nm,插入损耗为0.5 dB,半峰全宽为7 nm,此滤波器的性能完全满足粗波分复用系统的要求。

硅基M×N型微环阵列谐振滤波器的理论分析

对硅基M行N列微环谐振滤波器的传输特性进行了理论分析,给出了M×N微环阵列谐振滤波器光强传递函数的通用公式.在1·55μm谐振波长下对其传输特性进行了数值模拟,计算结果表明,行数M取为奇数且行数M、列数N越大时,其谐振峰越平坦越陡峭,具有较好的滤波特性.选择M=5,N=10,谐振峰的3dB带宽约为0·35nm.

1×N信道聚合物微环谐振器电光开关阵列的开关特性

利用耦合模理论、电光调制理论和微环谐振理论,提出了一个完善合理的聚合物微环谐振器电光开关阵列模型.该器件由1条水平信道、N条竖直信道和N个微环构成,在微环上施加不同方式的驱动电压,可以实现N+1条信道的开关功能.以1×8信道结构为例,在1550nm谐振波长下对该器件进行了优化设计和模拟分析.其结果是:微环波导芯的截面尺寸为1.7×1.7μm2,波导芯与电极间的缓冲层厚度为2.5μm,电极厚度为0.2μm,微环半径为13.76μm,微环与信道间的耦合间距为0.14μm,输出光谱的3dB带宽约为0.05nm,开关电压约为12.6V,插入损耗约为0.67～1.26dB,串扰小于-20dB,开关时间约为11.35ps.