集成光路技术指标对光纤陀螺性能的影响

分析了Y型集成光路器件的插入损耗、分光比、偏振串音和背向反射等主要技术指标对陀螺性能的影响。将不同技术指标的集成光路装入光纤陀螺,测试陀螺的性能指标,并与分析的结果相比较。结果表明,插入损耗和分光比对陀螺性能的影响很小;偏振串音对陀螺的影响较为明显;波导和光纤端面耦合采用10o/15o组合有效地降低了端面反射,背向反射对陀螺的性能也没有明显的影响。

平面光路中交叉波导的损耗和串扰研究

在大规模平面光路器件的布版中不可避免地会发生光波导交叉情况,交叉波导引入的损耗和串扰随交叉角度的变化而变化。文章围绕这个问题制作了硅基二氧化硅交叉波导样品并进行了损耗及串扰测试,结果表明,采用大于25°的交叉角度,可使每个交叉点的损耗小于0.1 dB,串扰小于-40 dB,满足器件的设计要求。

基于三波导定向耦合器的紧凑型偏振分束器的设计

为了提高偏振分束器的消光比,利用混合等离子体波导和条形介质波导之间的非对称定向耦合特性,设计了由两个尺寸不同的硅波导和一个中间输入混合等离子体波导组成的偏振分束器,采用三维时域有限差分法对偏振分束器的结构和性能进行优化。实验结果表明:混合等离子体波导中TE和TM模式的双折射率对比通过介质加载波导增强,可获得超紧凑的结构,实验耦合长度仅有4.6μm;在1.55μm的中心波长处,TE模式的偏振消光比为-38.9 dB,插入损耗为0.5 dB,TM模式的消光比为-34.7 dB,插入损耗为0.45 dB,设计的偏振分束器具有高消光比;在波导制作公差范围内,模式的插入损耗小于2.8 dB,消光比低于-22.5 dB。

反相电极聚合物定向耦合电光开关的优化设计

为了消除单节电极定向耦合电光开关的工艺误差对器件性能的不良影响,应用耦合模理论、电光调制理论、保角变换及镜像法,优化设计了一种两节交替反相电极聚合物定向耦合电光开关.模拟结果表明,该器件具有良好的开关性能:在1550nm的工作波长下,器件耦合区的长度为4753.5μm,交叉态电压为1.22V,直通态电压为2.65V,插入损耗小于2.21dB,串扰小于-30dB.通过微调状态电压,可以很容易地消除工艺误差对器件性能产生的不良影响.本文方法的设计结果与光束传播法的仿真结果符合得很好.

集成光学移相器波长相关性的比较研究

移相器是一种常用的集成光学结构,其相移值的波长相关性决定了移相器的工作波长范围。针对移相器的波长相关性,文中对两种集成光学移相器设计方案(长度差方案和折射率差方案)所设计的二氧化硅基集成光学移相器进行了实验研究。在马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的两干涉臂之间,采用两种移相方案分别设计制作180°移相器,通过测试MZI的插入损耗与波长的依赖关系对两种移相器的波长相关性进行了比较。研究结果显示,折射率差方案所设计移相器的工作波长范围大约是长度差方案的1.8～1.9倍。这一实验结果与理论计算吻合,证明了折射率差方案设计的移相器的相移值波长相关性更小,因而具有更宽的工作波长范围。

聚合物微环谐振波分复用器传输特性的理论分析*

根据耦合模理论,给出了1×N信道微环谐振波分复用器(MRRWM)的光强传递函数通用公式,并分析了微环谐振波分复用器的传输特性。利用参量优化结果,在中心工作波长约为 1.55μm、波长间隔约 5.6 nm的情况下,对1×8信道硅基聚合物微环谐振波分复用器进行了数值模拟。计算结果表明,该器件具有以下优良的性能:分波光谱准确,自由光谱区约为18 nm,对于半径10μm以上的微环弯曲损耗很小,且器件的插入损耗主要由波导的传输损耗决定,振幅耦合比率为0.2时对应的每条竖直输出信道的插入损耗在0.57 dB以下,信道间的串扰小于-18.5 dB,输出谐振峰3 dB带宽可达0.25 nm,最小背景光的强度约为3.8×10-4。

超紧凑聚合物五端口光路由器的分析模拟

构建了一种五端口聚合物光路由器，由于四种不同半径的交叉耦合双环谐振器的谐振作用，该器件可完成二维平面内对四个信道波长的定点路由功能。由于聚合物材料和左右覆层材料具有较大的折射率差，四种微环的半径可小至14μm，波导模式振幅弯曲损耗小于10^-4dB／cm。当不同信道波长沿不同端口输入时，得到了波长与路由链路的关系。计算结果表明，各信道波长沿各路由链路的插入损耗为0．03～0．62dB，各路由链路on端口和其他off端口的最大串扰小于一39dB，器件的尺寸约为626μm×495μm。与已报道的硅光路由器相比，该聚合物器件具有相似的微环半径和封装尺寸，且由于零静态功耗、低串扰、低损耗和处理工艺简单、价格低廉等优势，该器件在光片上网络中具有潜在的应用价值。

110nm宽频谱马赫-曾德尔电光开关的改进设计

设计了一种新型改进结构马赫-曾德尔干涉(MZI)电光开关,即在传统结构MZI电光开关中,使用一个相位发生器(PGC)取代一个3 dB耦合器。给出了改进器件的模型和工作原理,导出了振幅传输矩阵,分析了相移补偿原理和开关条件,优化了结构参数,模拟了传输功率、输出功率、输出频谱、插入损耗、串扰等特性。仿真结果表明,所设计器件的开关电压为2.445 V,开关时间为18.1 ps,拓展后的输出频谱为110 nm,工作波长在1492≤λ≤1602 nm范围内,器件的插入损耗小于2.24 dB,串扰小于-30 dB。设计结果与基于光束传播法(BPM)的Optiwave软件模拟结果吻合较好。

内嵌矩形金属块纳米圆盘结构等离子体多通道波分复用器研究

提出了一种内嵌矩形金属块纳米圆盘结构,利用该结构形成的法布里-珀罗腔来加强表面等离激元的耦合作用。该结构具有窄带宽高品质因子的滤波性能,可通过多腔耦合形成多通道波分复用器。采用时域有限差分方法讨论有无内嵌矩形金属块和金属块的横纵向宽度及耦合距离对强透射现象的影响,并根据其透射特性实现多通道波分复用器。研究发现,当圆盘谐振器内嵌矩形金属块后,滤波器具有较好的强透射现象,其半峰全宽显著降低,品质因子增加;通过耦合多个内嵌矩形金属块圆盘谐振器构建的等离子多通道波分复用器,可实现双通道及三通道解复用功能,各信道共振波长可通过谐振腔内嵌的金属块参数来调整,传输效率可达到70%,最小插入损耗为1.549dB,平均工作范围为189nm,且不存在相邻信道串扰。这说明该结构具有较好的解复用分频特性。

基于SU-8材料的无源-有源集成式电光开关设计与制备

对基于SU-8紫外负性光刻胶的无源-有源集成式电光开关进行了系统的研究。首先用物理掺杂的方法制备出价格低廉、性能良好的主客掺杂型电光材料DR1/SU-8,反射法测量其电光系数约为11.5pm/V@1 310nm。为减小器件的插入损耗,设计了有源芯层为DR1/SU-8、无源芯层为SU-8的倒脊形混合集成式波导结构。制作完CPW行波电极后,对器件进行接触极化。实验测得开关的上升时间和下降时间分别为5.6μs和5.2μs,插入损耗为13.8dB,与只用DR1/SU-8作为波导芯层的器件相比,插入损耗减小了约2.8dB。实验结果表明,这种无源-有源集成式电光波导有效地减小了器件的插入损耗,为制备低损耗的电光器件和单片多功能集成器件奠定了一定的基础。

一种减小聚合物阵列波导光栅光谱漂移的有效方法

报道了一种在工艺制作过程中减小聚合物阵列波导光栅(AWG)器件光谱漂移的有效方法,通过调整波导芯层的旋涂转速来控制芯层的厚度进而可以有效地减小器件的光谱漂移。AWG器件的设计中心波长为1 550.918 nm,制作的AWG器件的实际中心波长为1 550.85 nm,即利用该方法使传输光谱的漂移减小到0.07nm,远远小于波长间隔0.8 nm,改善了器件的解复用功能。

宽光谱对称马赫-曾德尔电光开关的优化设计与模拟

采用两个对称相位发生器（PGC）同时取代两个传统3dg耦合器，设计了一种新型宽光谱马赫一曾德尔干涉仪（MZI）电光开关。利用给出的多元非线性最小均方优化算法，对PGC结构参数做了优化，补偿了由波长漂移造成的MZI电光区的模式相移漂移。在1550nm中心波长下，所设计器件的电光区长度为5mm，on和off状态下的驱动电压分别为0和±0．925V。优化后器件的输出光谱可达250nm（1430-1680nm），且在此光谱范围内，on状态的插入损耗小于5．91dB，on和off状态问的消光比大于30dB。在同等消光比水平要求下，该输出光谱范围约为传统MZI电光开关光谱范围（约为50nm）的5倍，并近似为已报道的基于单个PGC非对称MZI电光开关光谱范围（约为85nm）的3倍。所给出的宽光谱器件在光波分复用系统中任意波长信道的切换与路由方面具有较好的应用价值。

用于微型拉曼光谱仪分光芯片的阵列波导光栅研究进展

微型拉曼光谱仪的核心部件是分光芯片,研制出适应微型拉曼光谱仪微型化、加工精度高、成本低的新型分光芯片对于打破目前的国外技术专利封锁,获得属于我国的自主知识产权具有重要意义。将本来诞生于光通信领域的阵列波导光栅用于微型拉曼光谱仪是研究的新思路,其具有尺寸小、精度高、工艺简单、易于批量生产的优点。总结介绍了用于微型拉曼光谱仪分光芯片的阵列波导光栅在国内外的研究进展,并且作了相应的分析,提出了一定的改进方法。

柔性超薄吸透一体化电磁窗结构设计

提出一种柔性超薄吸透一体化电磁窗结构的设计方法,其能够在宽入射角范围内吸收任意极化的电磁波,并且在特定频段内具有几乎透明的透射窗口。测试结果表明,该结构在4.46 GHz时吸收率为93%,在2.86 GHz时透射率为98%,对应的插入损耗为0.09 dB。样品的整体厚度为0.288 mm,超薄的厚度使得该结构柔性可弯曲,易与曲面目标共形。在此基础上,提出宽带吸透一体化电磁窗结构的设计方法,仿真结果表明,在7.7~12.2 GHz吸收率都能达到90%,在4.35 GHz时透射率为90%,且具有宽入射角特性。

LONE:一种低损耗无阻塞可扩展的8端口光路由器

片上光互连高带宽、低延时和低功耗的特点可以有效缓解多核处理器中电互连方式的通信瓶颈。片上光路由器是片上光网络设计中必不可少的组成部分。但随着处理器规模的逐渐增大,传统的4端口和5端口已经无法满足现有的网络密度需求。同时随着光互连网络规模的扩大,出现了通信阻塞、微环谐振器利用率低等问题。本文提出了一个8端口片上光路由器LONE,可以实现8端口之间的任意通信且不会出现阻塞。OMNET++仿真结果表明,与同规模光路由器相比,LONE提高了微环谐振器的利用率,微环谐振器的使用数量减少了41.67%以上;插入损耗降低了27.05%以上;在面积成本方面也具有一定的优势,面积开销减少了10%以上;同时LONE结构最大的特点在于结构简单,容易扩展,适应高密度的网络需求。

扩张型Benes光交换芯片未满配置情形下的约束链路路由算法

针对扩张型Benes光交换芯片在未满配置情形下的问题,提出一种约束链路路由算法。该算法首先按照光开关的横向约束和子网连接关系对需要配置的光开关进行分组,然后通过优化光开关组合状态形成满足交换需求的链路路由,无需对其他空闲光开关进行任何处理,提高了光交换芯片的配置效率。以16×16扩张型Benes光交换网络为例,描述了约束链路路由算法的执行过程,并与其他配置路由算法进行比较。分析了芯片网络中当光开关失去切换功能或丧失通光功能时,该算法在提高芯片容错能力方面发挥的作用。