slot波导包覆层对功率密度的影响

理论模拟研究了硅基绝缘(SOI)的slot波导中槽内限制功率与slot波导的结构参数以及包覆层折射率的关系。结果表明,如果包覆层的折射率偏离衬底SiO2的折射率,相同参数下的slot波导的传输损耗大于包覆层为SiO2的结构的传输损耗。分析表明,如果包层与衬底折射率不同,限制的光功率会从slot缝隙中渗透到折射率较高的衬底或者包层中,从而引起能量的损耗。理论模拟得到了在缝隙宽度为0.12μm的情况下,slot波导槽内最大的光功率限制为28.54%,这个值包含了纳米线波导与slot波导直接耦合产生的耦合损耗以及slot波导自身的传输损耗。

基于slot波导的硅基长波红外偏振无关定向耦合器分析

硅基长波红外集成光电子器件是集成光学发展的一个新兴领域.阐述了利用等比例放大原理设计该波段下的slot波导的思路,分析了波导的限制因子、偏振特性等性质,并提出了工作波长为10.6μm的偏振无关slot波导定向耦合器.

基于SOI的SOH电光调制器设计

设计了一种基于绝缘层上硅(SOI)的推挽式硅-有机物混合(SOH)马赫-曾德干涉型(MZI)电光调制器。利用薄膜模式匹配法对槽波导(slot)的光场分布进行了仿真分析,优化后得到了限制因子为0.32的slot波导结构。采用推挽式马赫-曾德干涉仪结构,并在相移臂嵌入LX M1非线性有机材料,得到半波电压-长度积V_π·L为0.885V·mm、电学响应带宽f_(RC)可达123.2GHz、开关速度为8.11ps的SOH调制器结构。利用基于本征有限元法求解麦克斯韦方程,对共平面波导电极系统进行了计算仿真,获得了特性阻抗接近50Ω、高频速率匹配的电极结构。

Slot结构聚合物波导微环光学生物传感器研究

Slot结构在提高集成波导光学传感器灵敏度和降低探测极限值方面具有极大的优势。对基于Slot结构的聚合物PSQ-Ls波导微环光学生物传感器进行了研究。分析了850 nm波段Slot波导的单波导高度、狭缝宽度及单波导宽度对传感器灵敏度的影响,在满足单模传输的条件下,得到了优化的微环传感器横截面尺寸参数。对Slot结构波导微环的弯曲损耗、自由光谱范围等进行了仿真分析,得到微环传感器的消光比、品质因子等随结构参数的变化,确定了优化的微环弯曲半径、耦合效率。与正脊形结构波导微环传感器相比,Slot结构波导微环传感器的灵敏度是前者的两倍,探测极限值是其一半。

硅-有机复合集成电光调制器的优化与制备

硅-有机复合光子集成技术充分发挥了硅光的大规模集成优势和有机聚合物材料的高电光系数优势,在高性能集成微波光子系统中极具应用潜力。本文对硅-有机复合集成电光调制器结构进行了较为全面地优化设计和初步制备研究。电光有机聚合物填充在硅Slot波导的狭缝中,优化Slot波导结构得到光场限制因子为0.32,使得光波场与射频电场高度重合,提高了电光调制效率。采用锥型波导模式转换结构实现Strip-to-Slot的低损耗耦合,耦合效率为99.55%。重点分析了电极长度、宽度等参数对调制器频率响应的影响,优化得到3 dB带宽为77 GHz,半波电压-长度积为0.045 V·cm。根据仿真结果设计了用于制备调制器的MASK。实验制备了Slot波导并进行了聚合物的填充实验研究,获得了良好的结果。

基于slot结构的反馈耦合波导微环谐振器

为了优化微环谐振器的性能,提出了一种slot结构的反馈耦合波导微环谐振器。该结构通过在上下载型微环的基础上引入一个附加光场及采用slot波导来改善谐振器的性能参数。利用传输矩阵法分析了该改进型结构对相位、自由光谱范围及输出性能的影响,并用三维有限差分软件FDTD进行了模拟仿真。结果表明:基于微环谐振器的改进型结构的自由光谱范围由14.5 nm增大到了29 nm,消光比的绝对值从21 dB增大到了32 dB,有助于实现对应传感器件测量范围及灵敏度的提升。