中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 电子测试技术重点实验室, 太原 030051
以InP/InGaAsP脊形波导结构为研究对象, 采用有限元算法(FEM), 系统地仿真分析了在固定芯层厚度的情况下, 不同脊高和脊宽条件下脊形波导的单模特性和偏振特性。在芯层厚度一定的情况下, 脊宽越窄, 刻蚀深度越浅, 波导的传输模式越接近单模。在深刻蚀情况下, 脊波导模双折射系数受到脊宽的影响较大, 波导的偏振不敏感性较差; 在浅刻蚀情况下, 模双折射系数(Δn=nTE-nTM)受到脊宽和脊高的影响较为微弱, 稳定在1.2×10-3。相关仿真和分析为基于InP/InGaAsP脊波导的光电子器件的结构设计提供了一定的理论支持。
InP/InGaAsP脊波导 单模条件 偏振特性 模双折射系数 光电子器件 InP/InGaAsP rib waveguide single-mode condition polarization sensitivity properties mode birefringence index optoelectronic device
1 中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原 030051
2 中北大学 朔州校区，山西 朔州 036000
3 中北大学 电子测试技术国家重点实验室，太原 030051
针对高频电光调制器的应用需求，提出了一种基于绝缘体上硅微环谐振腔的PIN型电光调制器.利用散射矩阵法描述了微环谐振腔谐振特性机理，结合等离子体色散效应中载流子浓度对硅有效折射率变化的影响，系统分析了微环谐振腔电光调制器的理论模型.在此基础上，利用Rsoft仿真软件对脊型波导截面光场分布进行了仿真分析，得到了光场局域性能较优的脊型纳米波导微环谐振腔设计；结合Sentaurus TCAD仿真软件对不同掺杂浓度下的PIN型二极管性能进行了仿真计算，理论得出了Q值仅为5×103时频移量达58.74 GHz的微环谐振腔最优电光调制器结构，为电光调制器的深入研究提供了理论参考.
等离子体色散效应 微环谐振腔 电光调制器 脊型波导 PIN型二极管 Plasma dispersion effect Microring resonator Electrooptic modulator Rib waveguide PIN type diode
Author Affiliations
Abstract
Applied Photonics Lab, Department of Electrical & Communication Engineering, Indian Institute of Science, Bangalore, 560012, India
Deeply etched rib waveguides on silicon on insulator platform were not addressed well in research publications. We have analyzed single mode condition and polarization independence of a deeply etched rib waveguide (DE-RW) structure from biosensing perspective. With this rib structure, an asymmetrically etched integrated optic directional coupler has been numerically modeled to have the same coupling length for quasi- TE and TM modes. The coupling coefficients with the glucose solution as an upper cladding were calculated using a full vector mode solver, and the bulk refractive index sensitivity of the sensor was found as 28.305×10-2 /RIU for a fundamental quasi-TE mode.
Silicon on insulator (SOI) deeply etched rib waveguide asymmetrically etched directional coupler biosensor Photonic Sensors
2013, 3(2): 178
三峡大学计算机与信息学院, 湖北 宜昌 443002
大截面单模脊波导器件的几何结构满足单模条件并不意味着波导工作在最佳状态。漏泄模的干扰往往不容忽视。标量有限差分波束传输法(FDBPM)被用来计算具有不同几何尺寸的单模脊波导漏泄模的衰减度。当漏泄模衰减最大时，脊波导的几何尺寸最优。经过优化之后的脊波导，仍然满足单模条件，但漏泄模的衰减很大，对主模不构成干扰。对于一个脊宽固定为2 μm、脊高比率固定为0.45的典型单模波导，将脊波导总高作为可变参数，在总高为5.4~1.3 μm的范围内，计算不同波导尺寸下的漏泄模衰减度，计算表明，总高度2.25 μm是最佳波导尺寸。
集成光学 脊波导 漏泄模 优化 单模 有限差分波束传输法 光学学报
2013, 33(10): 1013002
三峡大学计算机与信息学院, 湖北 宜昌 443002
大截面绝缘硅(SOI)单模脊波导在通信系统中应用广泛，有必要验证文献中给出的单模条件。对于两个满足单模条件的脊波导例子，用标量有限差分波束传输法求解脊波导的导模。如果对波导横向截面上的两个方向细分，模拟实验表明水平方向的单模条件比较精确，垂直方向的单模条件很容易举出反例。更加精确的单模条件公式需要进一步研究。
集成光学 脊波导 单模条件 绝缘硅 有限差分波束传输法 光学学报
2012, 32(s1): s113002
利用变分有效折射率法计算了TE基模和高阶模的光场分布，计算结果表明，该方法计算量小，精度高，为聚合物集成光电子器件中脊形光波导的理论分析与优化设计提供了简单高效的途径。利用有限差分束传播法对Mach-Zehnder波导的传播及损耗特性进行了理论分析，得到了不同Y分支角、波导宽度、波导间距时波导传输功率与距离的关系，优化得到的结构参数为：Y分支角1.1°，脊宽5 μｍ，波导间距20 μｍ。
集成光学 电光聚合物 脊形波导 有效折射率法 变分法 有限差分束传播法 integrated optics electro-optic polymer rib waveguide effective index method variational method finite-difference beam propagation method
浙江大学,现代光学仪器国家重点实验室,光及电磁波研究中心,杭州,310027
利用有限差分方法(FDM)对大横截面SOI(Silicon-on-insulator)脊型光波导的本征模进行了计算分析,从而确定了SOI脊型波导的单模条件,即归一化外脊高和归一化脊宽的关系.通过比较,进一步明确了归一化外脊高大于0.5时现有的单模条件解析公式中常数项的取值为0.3.同时,还对归一化外脊高小于0.5时的单模条件也做了计算和讨论.
单模条件 有限差分方法 脊型波导 Single mode condition Finite-Difference-Method （FDM） Rib waveguide
1 中国科学院半导体研究所集成光电子实验室,北京 100083
2 山东大学晶体材料国家重点实验室,济南 250100
用有效折射率方法对SOI(绝缘体上硅)及GeSi/Si脊形光波导的单模条件进行了模拟,与Soref的单模条件进行了比较,将两者与实验结果进行了比较,得到了与实验结果符合得非常好的单模条件。同时对多模波导进行了模拟,得到了波导承载一阶和二阶模的条件。
集成光学 脊形光波导 光波导理论
1 西安理工大学微电子教研室, 西安 710048
2 西安交通大学电子工程系, 西安 710049
根据脊形光波导的基本设计要求，分析了锗硅合金脊形波导的结构参数对其光传播特性的影响，并优化设计了结构参数，其合理性得到了实验验证。
锗硅合金 脊形光波导
1 西安交通大学电子工程系, 西安 710049
2 复旦大学应用表面物理国家重点实验室, 上海 200433
采用分子束外延方法制作低损耗Si1-xGex/Si异质结脊形光波导，在Ｘ型交叉波导上实现了Si1-xGex/Si光分支器的功能.设计中采用了SiGe大截面脊形波导的单模条件和交叉波导传输特性分析的结果.X型光分支器的实现为进一步研制Si1-xGex光开关和光电调制器积累了经验.
Si1-xGex/Si异质结 脊形波导 光分支器
