1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 信息功能材料国家重点实验室，上海 200050
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心，北京 100049
3 上海微技术工业研究院，上海 201800
作为中红外波段中最接近O波段和C波段的波段，2 μm波段区域逐渐引起人们的广泛关注。主要对2 μm波段的马赫-增德尔型调制器进行优化设计和仿真，根据2 μm波长下光模场分布的特点，选用具有340 nm厚度顶层硅的SOI衬底，结合实际工艺中240 nm硅刻蚀深度，得到宽度为600 nm以及平板层厚度为100 nm的最优脊波导结构。通过优化掺杂浓度和掺杂区位置获得综合性能最优的调制器器件，在4 V反向偏压下器件光损耗为5.17 dB/cm，调制效率为2.86 V·cm，静态消光比为23.8 dB，3dB EO带宽为27.1 GHz。同时，与220 nm厚度顶层硅器件相比较，器件的综合性能更为优越。研究内容为后续器件实际制作提供了依据，也为后续2 μm波段光收发集成模块所需调制器设计提供了新的方向。
硅基光电子学 中红外波段 调制器 silicon photonics mid-infrared band modulators 红外与激光工程
2022, 51(3): 20220092
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所，硅基材料与集成器件实验室，上海 200050
2 中国科学院大学，北京 100049
3 西安理工大学 电子工程系，西安 710048
4 上海微技术工业研究院，上海 201800
由于金属固有的欧姆损耗，表面等离子体波导通常具有较大的传输损耗。基于此，提出了一种全介质反槽波导结构，该波导可以同时实现亚波长模式局域性和理论上无损耗的传输，归一化模式面积可以达到3.4×10-2。另外，为了实现该小尺寸反槽波导与输入/输出光纤的高效耦合，提出了一种高效的耦合方案，耦合效率可以达到92.7%，在y和z方向上1 dB损耗的耦合偏差均约为2 μm。
光子集成电路 纳米光子学 波导 photonic integrated circuits nanophotonics waveguide
中国科学技术大学光学与光学工程系, 安徽 合肥 230026
表面等离子体波导能够突破光的衍射极限,提供亚波长的模式局域性。由于其独特的性质,表面等离子体波导引起了广泛的关注。 但是,之前报道的各种表面等离子体波导基本没有涉及到波导结构的可调谐性。这里,我们提出了一种类楔形表面等离子体波导,用有限元方法(FEM)研究了 该表面等离子体波导的模式特性。该类楔形表面等离子体波导可以实现超深的亚波长的模式局域性,通过改变波导的结构参数,我们可以对波导的模式局域性和传输损耗进行调控。
纤维与波导光学 可控模式特性 有限元方法 表面等离子体 fiber and waveguide optics controllable mode characteristics finite element method surface plasmon polariton
中国科学技术大学, 光学与光学工程系, 安徽 合肥 230026
提出一个混合双楔形等离子体波导, 该波导由两个楔形介质波导和一个菱形金属线组成.电介质楔形波导模式和长程表面等离子体模式的耦合使得该波导可以获得低损耗的传播和超深的亚波长的模式局域性.混合双楔形等离子体波导在得到一个532 μm的传播长度的同时可以得到一个2.9×10-3的超小的归一化模式面积或者在得到一个6.2×10-3的归一化模式面积的同时可以得到一个3028 μm的超长的传播距离.此外, 还研究了制作过程中可能存在的误差对该波导模式性质的影响.计算结果表明,该混合双楔形等离子体波导具有一定的制作容差性.
波导 表面等离子体 光子集成电路 waveguide surface plasmon polariton photonic integrated circuits
1 六安职业技术学院, 安徽六安237100
2 中国科学与技术大学, 安徽合肥230022
金属纳米颗粒具有优异的局域增强效应，通过合理设计阵列结构，使得阵列结构的布洛赫波与单个粒子局域等离子共振(LSPR)耦合，形成阵列结构的表面晶格等离子共振(SLR)，能够获得较小的模式体积、较大的品质因数和较高的自发辐射效率。菱形结构的纳米粒子能够有效的集聚电荷，形成较强的偶极子共振，具有优异的激光发射特性、较低的激光阈值和较高的空间一致性。
激光器 局域表面等离子体共振 表面晶格等离子共振 瑞利异常 纳米激光器 激光与光电子学进展
2015, 52(1): 011401
