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SOI波导反射模式的古斯-汉欣空间位移效应及其数字式热光开关 被引量:1
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作者 陈卓 李天成 +3 位作者 孙德贵 孙娜 尚鸿鹏 陈晨 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期111-119,共9页
借助波导转角镜结构,利用古斯-汉欣空间位移和热光效应折射率调制的有效组合,提出了波导反射模式数字式热光开关结构。在给定入射角的条件下优化了空间古斯-汉欣位移,在具有古斯-汉欣效应的本征态下,反射光束出现了较大的跳跃。在1.0μ... 借助波导转角镜结构,利用古斯-汉欣空间位移和热光效应折射率调制的有效组合,提出了波导反射模式数字式热光开关结构。在给定入射角的条件下优化了空间古斯-汉欣位移,在具有古斯-汉欣效应的本征态下,反射光束出现了较大的跳跃。在1.0μm厚硅膜的绝缘体上硅平台上,单模输入波导和多模干涉波导结构之间的导模本征态匹配,验证了1×3数字式光开关功能。实验中,器件结构引起的光损耗为0.3 dB,开关功率为130~150 mW,开关时间约为50μs,相邻输出端之间隔离度为15 dB。与马赫-曾德尔干涉仪型的2×2热光开关和等离子体效应热光开关的最新结果进行比较证明了该数字式热光开关的先进性。 展开更多
关键词 数字式光开关 热光效应 古斯-汉欣效应 soi波导
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SOI波导光传输损耗和端面耦合损耗的精确测量与理论分析 被引量:1
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作者 于汀 陈卓 +1 位作者 李天成 孙德贵 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期268-274,共7页
采用法布里-珀罗(Fabry-Perot)谐振腔(也称F-P腔)方法测试SOI波导光传输损耗及其与光纤的端面耦合损耗的测量精度,对具有相同尺寸长度为8.37 mm的三条SOI波导通道进行测量,得到SOI波导光传输损耗和端面耦合损耗的平均值与测量精度值,且... 采用法布里-珀罗(Fabry-Perot)谐振腔(也称F-P腔)方法测试SOI波导光传输损耗及其与光纤的端面耦合损耗的测量精度,对具有相同尺寸长度为8.37 mm的三条SOI波导通道进行测量,得到SOI波导光传输损耗和端面耦合损耗的平均值与测量精度值,且测量精度偏差值很小。通过温度的自动控制扫描仪对另一条长度为12.5 mm的SOI波导进行三次重复测量,获得的传输损耗值和端面耦合损耗值相同,说明采用F-P腔方法获得的测量精度值很稳定。建立了SOI波导传输损耗测量精度da/a与F-P腔谐振输出功率极限值消光比的相对误差dtM/tM和SOI波导端面菲涅耳反射系数的相对误差dR/R之间关系的理论模型。模拟结果表明:改变SOI波导上、下包层和芯层折射率,对光传输损耗和波导-光纤端面耦合损耗的测试精度无影响。数值模拟结果与实验测试结果相一致。 展开更多
关键词 soi波导 法布里-珀罗腔 耦合损耗 传输损耗 测量精度
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基于Bragg光栅的超高消光比SOI波导偏振器设计
3
作者 毛玉政 陈亚婧 朱京平 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第8期392-398,共7页
波导偏振器是片上集成相干光学系统中的关键器件之一,超高消光比、低损耗、紧凑型波导偏振器的设计一直是研究的热点。基于绝缘体上硅平台的倾斜Bragg光栅被用于实现超高消光比波导偏振器结构。利用一维光子晶体能带理论分别计算TE和TM... 波导偏振器是片上集成相干光学系统中的关键器件之一,超高消光比、低损耗、紧凑型波导偏振器的设计一直是研究的热点。基于绝缘体上硅平台的倾斜Bragg光栅被用于实现超高消光比波导偏振器结构。利用一维光子晶体能带理论分别计算TE和TM模式光的能带结构分布,选择TE模式禁带与TM导带重叠带隙设计光栅,可实现TM模式低损传输,而TE模式被Bragg光栅高效反射,从而产生超高偏振消光比。3D FDTD仿真表明:16μm倾斜Bragg光栅波导偏振器可在中心波长1550 nm附近70 nm的带宽内,实现大于37 dB的超高消光比,器件的损耗小于0.64 dB;进一步增加光栅周期数,当长度为25μm时,消光比可提高至46 dB。Bragg光栅倾斜角与刻蚀宽度偏差仿真表明:设计的结构加工误差容限较大,同时该结构仅需一次曝光刻蚀,工艺流程简单。 展开更多
关键词 偏振器 BRAGG光栅 一维光子晶体 soi波导
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BPMF-SRM混合法分析SOI脊形波导与光纤耦合 被引量:2
4
作者 刘敬伟 陈少武 余金中 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期222-225,共4页
摘用束传播 自由空间辐射模 (BPM F-SRM)混合法计算了SOI脊形波导和光纤耦合时的透射率,提出计算反射率的积分公式 将该混合法和一般FSRM、菲涅尔公式 重叠积分法的计算结果相比较,提出只有在弱导条件下,传统的菲涅尔公式法和重叠积分... 摘用束传播 自由空间辐射模 (BPM F-SRM)混合法计算了SOI脊形波导和光纤耦合时的透射率,提出计算反射率的积分公式 将该混合法和一般FSRM、菲涅尔公式 重叠积分法的计算结果相比较,提出只有在弱导条件下,传统的菲涅尔公式法和重叠积分法才可以同时使用. 展开更多
关键词 自由空间辐射模法 有限差分束传播法 soi脊形波导 耦合 透射 反射
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SOI波导与InGaAs/InP光电探测器的集成 被引量:5
5
作者 崔荣 杨晓红 +4 位作者 吕倩倩 尹冬冬 尹伟红 李彬 韩勤 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2014年第11期18-27,共10页
成熟的CMOS技术可制备无源光学器件,但高效光源和高性能光探测仍需要III^V族半导体材料。综述了近期III^V族外延片与SOI(silicon-on-insulator)波导集成的键合技术,按键合材料的不同分为无机和有机材料键合。着重分析了各种InGaAs/InP... 成熟的CMOS技术可制备无源光学器件,但高效光源和高性能光探测仍需要III^V族半导体材料。综述了近期III^V族外延片与SOI(silicon-on-insulator)波导集成的键合技术,按键合材料的不同分为无机和有机材料键合。着重分析了各种InGaAs/InP光电探测器与SOI波导集成的光耦合方案,并对其优缺点进行对比。同时给出设计的一种倏逝波耦合的InGaAs/InP光电探测器,用时域有限差分(FDTD)法对器件光学特性进行了模拟,以SOI上有机键合的方式,获得95%的探测器吸收效率,表明该SOI波导集成的光电探测器可实现小体积、低损耗及高响应度的光探测,符合片上光互连系统的要求。 展开更多
关键词 探测器 InGaAs/InP光电探测器 soi(silicon-on-insulator)波导 键合技术 倏逝波耦合
原文传递
单模光纤与SOI纳米线波导耦合设计 被引量:1
6
作者 曹敏 陈够喜 仝晓刚 《电子测试》 2011年第3期5-10,共6页
波导光栅在集成光学发展中扮演着重要的角色。与其他的耦合方法相比,光栅耦合器具有耦合效率高、制备封装成本低、无需芯片端面抛光、可以在任何地方实现信号输入输出等优点,成为纳米光波导最有潜力的耦合方法。本文提出利用OPTIFDTD软... 波导光栅在集成光学发展中扮演着重要的角色。与其他的耦合方法相比,光栅耦合器具有耦合效率高、制备封装成本低、无需芯片端面抛光、可以在任何地方实现信号输入输出等优点,成为纳米光波导最有潜力的耦合方法。本文提出利用OPTIFDTD软件仿真结合MATLAB编程的方法精确计算光栅耦合效率的新方法。仿真分析了光栅的周期、槽深、占空比、SiO2层厚度等光栅参数对耦合效率的影响,并给出了使输入光栅耦合器耦合效率达到42.6%;输出光栅耦合器的耦合效率达到72.3%的一组最佳光栅参数。 展开更多
关键词 集成光学 soi纳米线波导 光栅耦合器 耦合效率
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基于对称GRIN介质的光波导耦合特性研究(英文)
7
作者 薛红 董康军 +1 位作者 席彩萍 苏向斌 《材料导报(纳米与新材料专辑)》 EI 2015年第1期184-187,共4页
从导波光学理论出发求解波动方程,得到了单模SOI平板波导芯层入射光TE波和TM波对应的电场分布规律;研究了对称GRIN介质的光束耦合特性。对1550nm的通信波长而言,对称GRIN介质耦合进入SOI波导时,使TE和TM偏振光的耦合效率恰好相同的最佳... 从导波光学理论出发求解波动方程,得到了单模SOI平板波导芯层入射光TE波和TM波对应的电场分布规律;研究了对称GRIN介质的光束耦合特性。对1550nm的通信波长而言,对称GRIN介质耦合进入SOI波导时,使TE和TM偏振光的耦合效率恰好相同的最佳耦合条件为α=0.25μm-1,Δx=0,θ=0°,且耦合效率均为84.1%。 展开更多
关键词 光耦合 GRIN介质 soi波导
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绝缘体上硅波导质量对马赫–泽德尔干涉仪光学性能的影响
8
作者 刘川 陈晨 孙德贵 《应用物理》 CAS 2022年第1期28-34,共7页
SOI波导被公认为光子集成电路(PIC)最有前途的平台,本文研究了SOI波导马赫–泽德尔干涉仪(MZI)型2 &#215;2-光开关光学性能对波导加工质量的依赖性,建立了理论模型。进而,系统模拟了波导侧壁粗糙度(SWR)对芯片上光损耗(OCL)的影响,... SOI波导被公认为光子集成电路(PIC)最有前途的平台,本文研究了SOI波导马赫–泽德尔干涉仪(MZI)型2 &#215;2-光开关光学性能对波导加工质量的依赖性,建立了理论模型。进而,系统模拟了波导侧壁粗糙度(SWR)对芯片上光损耗(OCL)的影响,分析了脊宽误差(RWE)对器件输出端口的串扰(XT)效应。结果表明,对于芯层厚度为2.0 μm和脊宽为2.0 μm的SOI波导,MZI型器件的光输出性能的两个依赖性:OCL/SW = 0.5 dB/nm,XT/RWE = 1.2 dB/nm,实验结果与此结果一致。因此,本项成果可为MZI-PIC器件的设计提供数据基础。 展开更多
关键词 soi波导 马赫–泽德尔干涉仪(MZI) 侧壁粗糙度(SWR) 脊宽误差(RWE)
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An Efficient MMI SOI Splitter with Multimode Input/Output Waveguides
9
作者 方青 贺月娇 +2 位作者 辛红丽 李芳 刘育梁 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期276-280,共5页
A 1×8 multimode interference power splitter with multimode input/output waveguides in SOI material is designed by the beam propagation method and fabricated by the inductive coupled plasma etching technology for... A 1×8 multimode interference power splitter with multimode input/output waveguides in SOI material is designed by the beam propagation method and fabricated by the inductive coupled plasma etching technology for use in fiber optics communication systems.The fabricated device exhibits low loss and good coupling uniformity.The excess loss is lower than 0 8dB,and the uniformity is 0 45dB at the wavelength of 1550nm.Moreover,the polarization dependent loss is lower than 0 7dB at 1550nm.The device size is only 2mm×10mm. 展开更多
关键词 multimode interference power splitter soi multimode input/output waveguides
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SOI Waveguides Fabricated by Wet-Etching Method
10
作者 王小龙 严清峰 +2 位作者 刘敬伟 陈少武 余金中 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第10期1025-1029,共5页
SOI waveguides fabricated by wet-etching method are demonstrated.The single mode waveguide and 1×2 3dB MMI splitter are analyzed and designed by three dimensional beam propagation method to correct the error of e... SOI waveguides fabricated by wet-etching method are demonstrated.The single mode waveguide and 1×2 3dB MMI splitter are analyzed and designed by three dimensional beam propagation method to correct the error of effective index method and guided mode method.The devices are fabricated.Excellent performances,such as low propagation loss of -1.37dB/cm,low excess loss of -2.2dB,and good uniformity of 0.3dB,are achieved. 展开更多
关键词 soi wet-etching multimode interference single mode waveguide
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用于SOI脊形波导的模式匹配器的设计 被引量:2
11
作者 戴道锌 梅维泉 +2 位作者 周勤存 何赛灵 何建军 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期602-605,共4页
引入4种不同形状的模式匹配器,提高了SOI(Silicon On Insulator)脊形波导和单模光纤(SMF)的耦合效率。用三维束传播法(BPM)和重叠积分方法对这4种模式匹配器进行了结构设计和性能分析。结果表明,这4种模式匹配器对提高耦合效率的能力几... 引入4种不同形状的模式匹配器,提高了SOI(Silicon On Insulator)脊形波导和单模光纤(SMF)的耦合效率。用三维束传播法(BPM)和重叠积分方法对这4种模式匹配器进行了结构设计和性能分析。结果表明,这4种模式匹配器对提高耦合效率的能力几乎相同;经过结构优化后,模式匹配器的耦合效率约提高了0 5dB;当模式匹配器长度大于800μm时,耦合效率几乎不随长度变化,因此模式匹配器长度取值应大于800μm。最后分析了封装对准中的对准精度要求。若要求附加损耗小于0 3dB,对准偏差须小于1μm。 展开更多
关键词 模式匹配器 soi脊形波导 耦合效率 三维束传播法 BPM 重叠积分
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不同衬底折射率的多模干涉耦合器(英文) 被引量:3
12
作者 王小龙 余金中 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第9期1045-1048,共4页
设计了一种具有不同衬底折射率的新型多模干涉耦合器 ,在多模波导区引入了更强的光场限制 ,激发更高阶的导模 ,从而提高映像质量 采用二维有限差分波束传播方法模拟了这种新型的结构 ,结果表明 :与传统结构相比 ,以功率均衡性和附加损... 设计了一种具有不同衬底折射率的新型多模干涉耦合器 ,在多模波导区引入了更强的光场限制 ,激发更高阶的导模 ,从而提高映像质量 采用二维有限差分波束传播方法模拟了这种新型的结构 ,结果表明 :与传统结构相比 ,以功率均衡性和附加损耗为衡量标准的映像质量有了明显提高 展开更多
关键词 多模干涉耦合器 折射率 导模 映像质量 二维有限差分波束传播方法 三维soi脊形波导
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基于半导体技术的新型激光谐振腔研究
13
作者 林康 化小会 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2017年第7期63-65,94,共4页
引入微纳光纤、采用绝缘硅(SOI)波导材料,设计了一种多耦合点的谐振腔滤波器。该滤波器工作方式:当光从入射端输入,经过耦合区时一部分光会因为倏逝波的存在发生耦合,耦合进入环形腔的光在满足谐振条件时在环形腔内发生谐振,光在环形腔... 引入微纳光纤、采用绝缘硅(SOI)波导材料,设计了一种多耦合点的谐振腔滤波器。该滤波器工作方式:当光从入射端输入,经过耦合区时一部分光会因为倏逝波的存在发生耦合,耦合进入环形腔的光在满足谐振条件时在环形腔内发生谐振,光在环形腔中传播一周后,再次从耦合区从环形腔耦合到微纳光纤直至输出。性能分析表明:自耦合系数的变化不会对光强最大峰值产生影响,可以通过改变传输系数的大小从而实现耦合效率的调整,品质因数能达到10 000以上,衰减能够有效控制;通过SOI材料热膨胀现象实现设计滤波器的性能控制和光开关性能。 展开更多
关键词 滤波器 光开关 多耦合点 微环谐振腔 soi波导
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Design and Fabrication of Ultracompact 3-dB MMI Coupler in Silicon-on-Insulator 被引量:1
14
作者 严清峰 余金中 刘忠立 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期133-136,共4页
An ultracompact 3 dB coupler is designed and fabricated in silicon on insulator,based on 1×2 line tapered multimode interference (MMI) coupler.Comparing with the conventional straight MMI coupler,the device is... An ultracompact 3 dB coupler is designed and fabricated in silicon on insulator,based on 1×2 line tapered multimode interference (MMI) coupler.Comparing with the conventional straight MMI coupler,the device is ~40% shorter in length.The device exhibits uniformity of 1 3dB and excess loss of 2 5dB. 展开更多
关键词 multimode interference coupler line tapered waveguide silicon on insulator
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Si纳米线阵列波导光栅制备 被引量:4
15
作者 张家顺 安俊明 +3 位作者 赵雷 宋世娇 吴远大 胡雄伟 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1431-1434,共4页
采用绝缘层上Si(SOI)材料设计制备了3×5纳米线阵列波导光栅(AWG),器件大小为110μm×100μm。利用简单传输法模拟了器件的传输谱,并采用二维时域有限差分(FDTD)模拟中心通道输出光场的稳态分布,模拟结果表明,器件的通道间隔为1... 采用绝缘层上Si(SOI)材料设计制备了3×5纳米线阵列波导光栅(AWG),器件大小为110μm×100μm。利用简单传输法模拟了器件的传输谱,并采用二维时域有限差分(FDTD)模拟中心通道输出光场的稳态分布,模拟结果表明,器件的通道间隔为11 nm,通道间的串扰为18 dB。通过电子束曝光(EBL)和感应耦合等离子(ICP)刻蚀制备了所设计的器件,光输出谱测试分析表明,器件中心通道的片上损耗为9 dB,通道间隔为8.36~10.40 nm,中心输出通道的串扰为6 dB。在误差允许范围内,设计和测试的结果一致。 展开更多
关键词 阵列波导光栅(AWG) 绝缘层上硅(soi)纳米线波导 时域有限差分(FDTD) 电子束曝光(EBL)
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基于Si纳米线AWG的超紧凑单纤三向滤波器设计
16
作者 安俊明 李俊一 +3 位作者 宋世娇 赵雷 吴远大 胡雄伟 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1115-1118,共4页
采用绝缘层上Si(SOI)纳米线阵列波导光栅(AWG)结构设计了超紧凑光纤到户(FTTH)单纤三向滤波器。二维时域有限差分(2D-FDTD)模拟输出光场表明,3个波长光信号输出光场清晰,实现了1490 nm和1550nm下行波长的解复用和1310 nm波长的上传复用... 采用绝缘层上Si(SOI)纳米线阵列波导光栅(AWG)结构设计了超紧凑光纤到户(FTTH)单纤三向滤波器。二维时域有限差分(2D-FDTD)模拟输出光场表明,3个波长光信号输出光场清晰,实现了1490 nm和1550nm下行波长的解复用和1310 nm波长的上传复用功能;进一步的输出功率模拟表明,当各波长信号输入功率为1 mW时,1490 nm端口输出功率为0.49 mW,1550 nm端口输出功率为0.49 mW,1310 nm上传信号功率为0.55 mW,相应的插入损耗分别约为-3.1、-3.1和-2.6 dB。各端口的串扰光功率可被抑制到-25.2 dBm以下,相应的串扰小于-22.6 dB。采用电子束(EB)光刻结合诱导耦合等离子干法(ICP-RIE)刻蚀,制备出了Si纳米线单纤三向滤波器,经红外CCD成像观察到器件具有3个波长的分波功能。 展开更多
关键词 光纤到户(FTTH) 三向滤波器 阵列波导光栅(AWG) 绝缘层上硅(soi)纳米线波导
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