1 大连理工大学光电工程与仪器科学学院,辽宁 大连 116024
2 中国科学院理化技术研究所,北京 100190
3 中国科学院微电子研究所,北京 100029
对基于行波电极的硅-有机复合集成电光调制器进行研究,构建调制器的波导电极结构模型,分析特征阻抗和微波有效折射率对调制器频率响应的影响。通过对电极结构的仿真优化,完成调制器芯片的设计与制备,研究电光聚合物材料的片上极化工艺,得到高性能硅-有机复合集成电光调制器。对研制调制器电极的电学S(Scatter)参数进行测试,分析得到的电极特征阻抗和有效折射率与仿真设计结果基本相符。测试得到电光调制器的3 dB带宽大于50 GHz。
集成光学 电光调制器 硅-有机复合集成 行波电极 3 dB带宽 光学学报
2023, 43(23): 2313002
1 中山大学电子与信息工程学院广东省光电信息处理芯片与系统重点实验室,广东 广州 510275
2 中山大学光电材料与技术国家重点实验室,广东 广州 510275
3 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海),广东 珠海 519000
高品质光子材料是集成光子学领域发展的重要基础。近年来,硅基硫系集成光子器件在光信息处理芯片和系统应用方面获得了广泛研究。梳理了硫系玻璃材料、集成光器件、系统应用之间的影响关系,介绍了超低损耗硫系集成光子器件的制备技术路线及其在光信息处理领域的最新研究进展。因硫系玻璃具有超大带宽的透光窗口、高克尔非线性、大光弹系数和易于片上混合集成等特点,硫系光子集成器件在光信息处理应用领域体现出多谱段、低阈值和多功能集成的优势。最后结合硫系材料特点,对硫系集成光子器件在未来多功能光子集成器件及高速光信息处理应用中的机遇和挑战进行了展望。
集成光学 光子集成器件 硫系玻璃 非线性 声光效应 混合集成 光学学报
2022, 42(23): 2313001
1 Hochfrequenztechnik-Photonik/Siliziumphotonik, Technische Universitat Berlin, Straβe des 17. Juni 135, 10623 Berlin, Germany
2 IHP—Leibnitz Institut für innovative Mikroelektronik, Im Technologiepark 25, 15236 Frankfurt (Oder), Germany
3 IHP Solutions GmbH, Im Technologiepark 7, 15236 Frankfurt (Oder), Germany
Hybrid integration Photonic BiCMOS Amorphous silicon Two-dimensional grating coupler (2D GC) Dual-polarization coherent communication Silicon photonics Frontiers of Optoelectronics
2022, 15(1): s12200
清华大学 电子工程系/北京信息科学与技术国家研究中心, 北京 100084
微波光子射频前端具有频率覆盖范围大、工作波段和瞬时带宽可灵活重构、抗电磁干扰等优势, 在泛在无线通信、软件无线电、雷达和电子战系统中有着广阔的应用前景。为进一步减小系统的尺寸和功耗以满足实际应用的需求, 构建基于光子集成芯片技术的微波光子射频前端微系统势在必行。文章分析了集成微波光子射频前端微系统目前在器件层面和系统集成层面面临的挑战, 并从高精细、可重构的光滤波器设计、混合集成系统架构设计和系统频率漂移抑制方案三个方面重点介绍了作者所在课题组开展的关于混合集成可重构微波光子射频前端的研究现状。
微波光子 集成光子 射频前端 混合集成 microwave photonics integrated photonics RF frontend hybrid integration
1 中国电子科技集团公司 第二十九研究所,成都 610029
2 四川省宽带微波电路高密度集成工程研究中心,成都 610029
由于单片级集成技术面临开发成本高、周期长等问题,提出一种基于光电混合集成封装的四通道外调电/光转换组件。该组件利用光电混合集成技术,采用空间光学透镜耦合代替原有光纤互连方式、传输微带代替传统电缆互连方式、金丝/金带代替传统低频导线方式以及微组装工艺实现多专业裸芯片一体化气密封装代替分离组件混合装配方式,从而达到大幅度压缩体积、提高集成度的目的。测试结果表明:该组件实现了四通道2~18 GHz的电/光转换功能,波长序列满足8个信道200 GHz通道间隔要求,射频指标S21值为-4 dB±3 dB,驻波小于1.5,噪声系数小于23 dB。
微波光子学 光电混合集成 铌酸锂调制器 外调制 microwave photonics optoelectronic hybrid integration Lithium niobate modulator external-modulation
红外与激光工程
2021, 50(7): 20211043
1 中国电子科技集团公司第四十四研究所,重庆 400060
2 中国电子科技集团公司第十四研究所,江苏 南京 320100
当前分立光子器件的体积和成本严重制约着微波光子技术在雷达系统中的应用。受限于当前的集成能力和材料体系,微波光子单片集成芯片短时间内难以实现工程应用。为满足雷达等应用场景对高集成微波光子器件的迫切需要,研制了一种新型小型化高集成光收发组件。该组件采用光电异构集成封装技术,将MZM调制器芯片、微波芯片、探测器芯片以及光环形器、波分复用器进行高度集成,单模块体积仅为85 mm×35 mm×10 mm,与传统MZM调制器体积相当。实验结果表明,其性能可与传统分立元器件相媲美。在6~18 GHz范围内,组件能够实现±1.5 dB的平坦度,上行能够实现18 dB以上的增益,下行能够实现−1 dB以上的增益,且链路噪声系数小于30 dB,平面化、小型化设计使其能够应用于相控阵雷达、电子战等多种应用场景,具有广阔的应用前景。
光电异构集成 小型化 宽带 微波光子 photoelectric hybrid integration miniaturization broadband microwave photons 红外与激光工程
2021, 50(6): 20200513
1 大连理工大学 光电工程与仪器科学学院, 辽宁 大连 116024
2 中国科学院 理化技术研究所, 北京 100190
3 中央民族大学 理学院, 北京 100081
4 中国科学院 微电子研究所, 北京 100029
5 西安空间无线电技术研究所, 陕西 西安 710100
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。
电光调制器 硅-有机复合集成 Slot波导 Strip-to-Slot模式转换器 半波电压-长度积 electro-optic modulator silicon-organic hybrid integration slot waveguide strip-to-slot mode converter half-wave voltage-length product 光学 精密工程
2020, 28(10): 2138