Author Affiliations
Abstract
1 College of Science, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China
2 College of Electronic Science and Engineering, Jilin University, Jilin 130012, China
The silicon-based arrayed waveguide grating (AWG) is widely used due to its compact footprint and its compatibility with the mature CMOS process. However, except for AWGs with ridged waveguides of a few micrometers of cross section, any small process error will cause a large phase deviation in other AWGs, resulting in an increasing cross talk. In this paper, an ultralow cross talk AWG via a tunable microring resonator (MRR) filter is demonstrated on the SOI platform. The measured insertion loss and minimum adjacent cross talk of the designed AWG are approximately 3.2 and -45.1 dB, respectively. Compared with conventional AWG, its cross talk is greatly reduced.
SOI platform arrayed waveguide grating cross talk microring filter array thermo-optic effect Chinese Optics Letters
2024, 22(3): 031303
提出了一种全息三维(3D)显示光学系统滤波窗的优化设计方法。首先,基于标量衍射理论,用复振幅编码方法获得相息图,研究了相息图再现光场在光学系统焦平面上的频谱分布。然后,导出了重建物光场在光学系统焦平面上的频谱中心位置和频率分布公式,并进行了实验验证。最后,提出了一种基于纯相位型空间光调制器全息显示系统滤波窗的优化设计方法。理论仿真及光学实验结果表明,该优化方法可获得优化编码的相息图,且能设计高质量的全息3D显示系统,从而获得高质量的全息再现像。
全息 全息三维显示 空间光调制器 相息图 滤波系统 光学学报
2021, 41(15): 1509001
1 昆明理工大学理学院,云南 昆明 650500
2 中国科学院上海微系统与信息技术研究所,上海 200050
偏振分束旋转器(PSR)是解决绝缘衬底上硅(SOI)平台光波导器件偏振敏感问题的关键性器件。SOI波导材料的折射率差大,使得横电模(TE)和横磁模(TM)的有效折射率差值很大,故器件对偏振态敏感。偏振分束旋转器可有效解决这一问题,光波经过PSR后可以两束同偏振态的模式光输出。根据模式转换机制的不同,PSR分为基于模式耦合和基于模式演化两类。分别介绍对应器件的研究进展。基于模式耦合原理的PSR,模式转换过程一步实现,设计简单,具有小尺寸、工艺易实现的特点;基于模式演化原理的PSR,模式转换分两步完成,结构复杂,具有大带宽、大容差的特点。此外,还介绍了中红外波段的PSR,并对硅光偏振分束旋转器的未来发展趋势做出预测。
激光与光电子学进展
2020, 57(17): 170002
1 安徽大学历史系, 安徽 合肥 230039
2 温州市文物保护考古所, 浙江 温州 325000
3 中国科学技术大学科技史与科技考古系, 安徽 合肥 230026
4 铜陵市博物馆, 安徽 铜陵 244000
5 南陵县文物管理所, 安徽 南陵 242400
6 浙江省文物考古研究所, 浙江 杭州 310014
安徽铜陵、 南陵地区铜矿资源丰富, 古代矿冶遗址数量众多, 最早可追溯至二里头文化时期。 各遗址遍地分布的炉渣、 炉壁等矿冶遗物, 为研究中国早期的铜矿冶炼技术提供了大量的实物资料。 本工作采用X射线衍射分析(XRD)、 X射线荧光分析(XRF)和扫描电镜能谱分析(SEM-EDS)等多种技术手段, 对安徽铜陵、 南陵地区古铜矿冶遗址的炉渣样品进行检测分析, 以了解该地区早期的铜矿冶炼技术。 XRD分析结果显示, 所检测炉渣样品的物相以铁橄榄石、 辉石、 钙铁辉石为主, 伴有石英、 方石英、 磁铁矿等矿物, 符合炼铜渣的物相特征。 根据炉渣的SiO2, CaO和Fe2O3的含量, 可将51个炉渣样品分为三大类: Ⅰ类炉渣、 Ⅱ类炉渣和Ⅲ类炉渣。 其中, Ⅰ类炉渣钙、 硅、 铁含量较高, 其CaO含量远高于Ⅱ类和Ⅲ类炉渣, 为铁硅钙系。 相较而言, Ⅱ类炉渣为高铁系, 其Fe2O3含量明显高于Ⅰ类和Ⅲ类炉渣; Ⅲ类炉渣为高硅系, 其SiO2含量较高, 钙、 铁含量较低。 所有炉渣样品的铁含量均高于普通熔炼渣, 结合其物相分析结果, 可推测全部炉渣为冶炼渣。 Ⅰ类、 Ⅱ类炉渣的Ca和Fe含量呈现很强的负相关性, 且波动范围很大, 显示二者的含量并非人工调控, 更可能是来自矿石中的天然成分。 据此可以推测, 本地区的早期工匠可能尚未认识到含钙和含铁助熔剂的作用, 没有掌握不同类型铜矿石的配矿技术。 SEM-EDS的分析结果表明, 炉渣中的金属颗粒夹杂以冰铜、 红铜和砷铜为主, 表明该地区同时存在红铜和砷铜的冶炼活动。 不同品位的冰铜颗粒大多来自不同遗址, 尚没有在同一遗址发现较多品位依次升高的冰铜颗粒, 因而难以确认冰铜熔炼环节的存在, 不能证明上述遗址是否已采用了“硫化铜矿-冰铜-铜”的冶炼技术。 所发现的冰铜颗粒, 可能是采用硫化铜矿死焙烧工艺或混合矿原料冶炼的结果。 铜陵夏家墩遗址炉渣中砷铜颗粒的存在, 表明该地区早至西周时期, 很可能已掌握了采用共熔还原法冶炼砷铜的技术。 相关研究结果, 对探讨砷铜技术的起源和传播, 以及中国早期冶金技术的发展和生产组织状况均具有重要意义。
矿冶遗址 炉渣 冶炼技术 铜陵 Sites of mining and smelting Slag Smelting process Tongling 光谱学与光谱分析
2019, 39(11): 3629
硅光子阵列波导光栅(AWG)是实现硅基光子集成的重要器件。根据不同器件结构和材料介绍了该器件的研究进展。器件结构主要包括常规对称型、反射型、级联型和多模干涉仪(MMI)输入型。与常规对称型阵列波导光栅相比,反射型阵列波导光栅使器件尺寸更小;级联阵列波导光栅通道串扰性能更优越;MMI输入阵列波导光栅能获得平坦化输出光谱。硅材料具有高折射率,因此硅纳米线阵列波导光栅弯曲半径极小,器件更加紧凑;氮化硅阵列波导光栅具有良好的通道串扰和偏振性能。还介绍了温度和偏振不敏感阵列波导光栅,并对硅光子阵列波导光栅的未来发展趋势作出预测。
集成光学 阵列波导光栅 硅光子学 硅纳米线 氮化硅 激光与光电子学进展
2018, 55(12): 120009
硅光子模斑转换器是硅光子集成芯片与外部光纤连接的关键器件,在集成光路中起着至关重要的作用。标准光纤的模斑尺寸与纳米光子波导的模斑尺寸不匹配,导致标准光纤与纳米级硅波导直接对接时存在很大的耦合损耗,而硅光子模斑转换器能够显著减小它们之间的光损耗。硅光子模斑转换器的一端具有较大的模斑尺寸,与标准光纤的模斑尺寸相匹配;其另一端具有较小的模斑尺寸,与纳米硅光子波导的模斑尺寸相匹配,因此能够显著减小标准光纤与纳米硅光子波导之间的光连接损耗。综述了不同结构转换器的特点,对不同类型的转换器在结构、性能以及应用上的优缺点进行了比较与分析,对硅光子模斑转换器的前景进行了展望,并提出一些看法。
集成光学 硅光子模斑转换器 光栅耦合器 锥形模斑转换器 双波导转换器 悬臂转换器 激光与光电子学进展
2018, 55(3): 030003
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Library, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650500, China
2 College of Science, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650500, China
In this Letter, we demonstrate a 1×4 low-crosstalk silicon photonics cascaded arrayed waveguide grating, which is fabricated on a silicon-on-insulator wafer with a 220-nm-thick top silicon layer and a 2 μm buried oxide layer. The measured on-chip transmission loss of this cascaded arrayed waveguide grating is ～4.0 dB, and the fiber-to-waveguide coupling loss is 1.8 dB/facet. The measured channel spacing is 6.4 nm. The adjacent crosstalk by characterization is very low, only 33.2 dB. Compared to the normal single silicon photonics arrayed waveguide grating with a crosstalk of ～ 12.5 dB, the crosstalk of more than 20 dB is dramatically improved in this cascaded device.
130.0130 Integrated optics 220.0220 Optical design and fabrication 230.1950 Diffraction gratings Chinese Optics Letters
2017, 15(4): 041301
1 中国科学院半导体研究所光电系统实验室, 北京 100083
2 中国科学院大学, 北京 100049
设计了一种大功率、小体积、可有效降低散斑的投影用二维激光光源模块。该激光光源模块由二维激光二极管（LD）阵列和微透镜阵列两部分组成，不需要其他光学器件，可直接获得均匀的矩形照明光斑。使用Zemax软件建立了具体的模型，分别分析了LD的发散角、个数、间距以及光束经透镜后发散角等参数对光能利用率、光束形状、光斑大小、光束照明位置以及光束均匀性的影响。根据理论分析设计了一种用于液晶显示器(LCD)投影系统的二维激光光源模块。
光学设计 激光光源模块 多高斯光束 半导体激光器阵列 投影显示 中国激光
2013, 40(10): 1016001
以非成像理论中光学扩展量的传递规律为依据，给出了激光二极管（LD）阵列作为光源的新型激光投影显示系统中方棒照明光路元器件尺寸及入射光束孔径角的确定方法。选用3×8红光LD阵列作为光源，0.45 inch(1 inch=25.4 mm)硅基液晶(LCOS)芯片为空间光调制器（SLM），应用光学设计软件Zemax给出了方棒照明系统的设计实例，包括LD阵列光源光束整形系统、方棒匀光系统、方棒中继系统的设计。结果显示方棒照明系统具有较高的光能利用率及较好的光斑均匀性。由此得出较高光能传递质量的新型激光投影显示系统中方棒照明系统的设计方法。
光学设计 非成像光学 激光投影显示 光学扩展量 方棒照明系统 激光与光电子学进展
2012, 49(1): 012202
中国科学院半导体研究所,光电子研发中心,北京,100083
采用ICP刻蚀的方法,在SOI材料上制作出了中心波长为1.5509μm、信道间隔为200GHz的5×5阵列波导光栅(AWG).测试中心波长与设计值相差0.28nm,测试波长间隔与设计值相差在0.02nm之内,相邻信道串扰接近10dB,信道插入损耗均匀性为0.7dB,测试结果表明该器件能够初步达到分波功能.
复用/解复用器 阵列波导光栅(AWG) 信道间隔 中心波长 相邻信道串扰 multiplexer/demultiplexer arrayed waveguide grating （AWG） channel spacing central wavelength adjacent channel crosstalk
