Author Affiliations
Abstract
1 Department of Optics and Optical Engineering, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
2 School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
We propose a new type of dispersion-flattened waveguide without a slot-assisted structure that can obtain an ultra-flat group velocity dispersion profile with five or six zero-dispersion wavelengths in the mid-infrared region. The dispersion profile becomes less sensitive to the waveguide dimensions due to the absence of the slot-assisted structure, making waveguide fabrication more friendly. The dispersion profile varies between and ps/(nm · km) over a 2665 nm bandwidth from 2885 nm to 5550 nm with a flatness of nm2 · km/ps. Two different combinations of materials are demonstrated for dispersion flattening of the proposed waveguide structures. We also provide design guidance for the proposed waveguide structures with other combinations of materials.
integrated optical devices waveguides dispersion Chinese Optics Letters
2023, 21(10): 101302
厦门大学电子科学与技术学院（国家示范性微电子学院），福建 厦门 361005
将铕配合物Eu（DBM）3Phen掺杂在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）中作为有源材料，分别采用铝掩膜结合电感耦合等离子体（ICP）刻蚀、一步光刻法制备了脊型和倏逝场型两种掺铕聚合物光波导放大器。采用405 nm蓝紫发光二极管（LED）泵浦，在653 nm波长处分别实现了1.9 dB/cm和1.5 dB/cm的相对增益。对掺杂Eu（DBM）3Phen的PMMA薄膜的紫外吸收、荧光发射以及荧光寿命进行了测量表征。结果表明，有机配体的分子内能量传递作用在LED泵浦下可以实现稀土铕离子由5D0能级到7F3能级的跃迁。
中国激光
2023, 50(2): 3788/CJL220574
1 重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆 400065
2 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，上海 200240
光路由器作为实现信号传输与数据交换的基本元器件，被广泛应用于片上光互连网络中。二维光路由器可以有效降低系统复杂度，并且可以满足片上光互连网络中多种拓扑结构对路由的需求。因此，提出一种基于单个微环谐振器的小尺寸、低损耗二维光路由器方案。所提方案仅采用单个微环谐振器，即可实现二维的路由切换。该二维光路由器的最大串扰为－11.65 dB，尺寸仅为100 μm×65 μm，具有结构简单、尺寸小等优势，可被广泛应用于信号处理系统、通信系统和互联系统中。
集成光学 集成光学器件 光路由器 光互连网络 硅光子学 光学学报
2022, 42(22): 2213002
华中科技大学 武汉光电国家研究中心, 武汉 430074
硅基集成光子器件具有体积小、集成度高的突出优势, 在光通信、数据中心光互连等领域具有广阔应用前景。然而, 硅基波导耦合器件尺寸相对较大、工作带宽和工艺容差受限。硅基多模路由光子器件设计还面临挑战。文章介绍了近年来发展起来的两种硅基集成光子器件先进设计方法: 绝热捷径法和变换光学方法, 简要阐述其物理原理, 并展示在硅基集成光子器件设计中的典型应用。
硅基集成光子器件 绝热捷径法 变换光学方法 silicon-based integrated optical devices shortcuts to adiabaticity transformation optics
1 重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆 400065
2 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，上海 200240
宽带、可调滤波器被认为是突破信息处理技术瓶颈的关键器件之一，可以有效提升信息网络的传输容量和频谱效率。提出了一种基于级联啁啾亚波长光栅辅助反向耦合器的超宽带可调滤波器。该滤波器采用绝缘体上硅材料，通过在反向耦合器中使用亚波长光栅和引入啁啾实现超宽带滤波，通过级联反向耦合器实现带宽可调。分析了反向耦合器的传输函数，提出了提高器件带宽的方法。采用单个反向耦合器结构可以实现带宽为64.07 nm，旁瓣抑制比大于10.5 dB，插入损耗约为0.60 dB的超宽带滤波器。通过级联该结构，可实现插入损耗为1 dB，带宽调节范围为44.30~48.92 nm的宽带可调滤波器。该宽带可调滤波器具有超大带宽、可调谐、矩形度高、尺寸小和可实现无中断传输等优势，能被广泛应用于光滤波和信息传输等领域中。
光学学报
2022, 42(14): 1405003
1 北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室, 北京 100871
2 北京大学纳光电子前沿科学中心, 北京 100871
3 山西大学极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
凹陷包层波导是一种新型波导,其折射率未变化的波导芯被数量众多的折射率变低的轨迹包围,具有截面形状和大小可以灵活调控的优点。凹陷包层波导芯区保留了材料原本的性质,可以传播横电和横磁两种偏振模式,在集成光子学领域具有重要的发展潜力。利用飞秒激光三维微纳加工技术,可以在多种玻璃和晶体材料中制备凹陷包层波导。除了通过平移和螺旋扫描进行制备,还可以利用焦场整形技术实现快速制备。综述了凹陷包层波导的飞秒激光加工进展及其在波导激光器、频率转换、温度传感、波导光栅滤波器和集成光子学器件等方面的应用。
激光光学 集成光学器件 凹陷包层波导 飞秒激光加工 直写 焦场整形 激光与光电子学进展
2020, 57(11): 111427
1 西北工业大学 空天微纳系统教育部重点实验室, 陕西 西安 710072
2 西北工业大学 陕西省微纳机电系统重点实验室, 陕西 西安 710072
传统光谱成像系统采用探测器与传统分光元件耦合的方式, 体积较大、定制化能力不足。微/纳光机电系统的快速发展, 为微型化光谱成像系统提供了解决途径。基于表面等离激元学和光学超表面的微纳滤波结构, 可实现像素级的光场调控, 有望替代传统滤波器件并具有与成像系统片上集成的潜力。近年来, 集成了动态或静态滤波结构的光谱成像微系统已崭露头角, 逐渐构建起全新的光谱成像方法, 但在原理机制、器件性能、制造成本、集成装配工艺等方面还有许多需要攻克的难题。本文综述了国内外在像素级微纳滤波结构、滤波和成像器件的集成制造和装配等方面的研究进展, 梳理了光学滤波-探测集成器件的发展脉络, 探讨了其局限性并展望了发展趋势。
光谱成像 集成光学器件 光学滤波 光学超表面 spectral imaging integrated optical devices color filtering optical metasurfaces
1 深圳大学 电子科学与技术学院, 广东省微纳光机电工程技术重点实验室, 光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室, 广东 深圳 518060
2 吉林大学 电子科学与工程学院, 集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区, 吉林省光通信用聚合物波导器件工程实验室, 吉林 长春 130012
为了克服主客掺杂型有源材料均匀性和稳定性差的问题, 采用键合掺杂方法, 将高温热解法制备的油酸修饰掺铒氟钇钠纳米晶粒与甲基丙烯酸甲酯发生共聚反应, 形成键合型有源芯层材料。纳米晶粒均匀固定在聚合物分子链上, 抑制了高浓度掺杂时的团聚析出且材料更稳定。纳米粒子在聚合物中的质量百分比达到约1wt%, 具有良好的成膜性, 用原子力显微镜照片观察薄膜表面粗糙度为1.76 nm。用椭偏仪测量薄膜光学性质, 并用柯西色散模型拟合出薄膜折射率随波长的变化关系, 材料在1 550 nm信号光波长的折射率为1.485。设计嵌入式波导结构, 采用有限元方法进行模式分析和计算光场强度分布。采用紫外光刻和感应耦合等离子体刻蚀工艺制备凹槽形下包层, 填充有源材料制备条形波导放大器。实验结果表明, 当1 550 nm信号光功率为0.1 mW, 1 480 nm泵浦光功率为390 mW时, 在1.2 cm长的样品中得到了3.58 dB的信号光相对增益。
光波导放大器 集成光学器件 聚合物 光增益 optical waveguide amplifier integrated optical devices polymer optical gain
吉林大学电子科学与工程学院, 集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区,吉林省光通信用聚合物波导器件工程实验室, 吉林长春130012
通过理论模拟和计算对基于氟钇钠(NaYF4)∶镱(Yb3+), 铒(Er3+)纳米晶的聚合物光波导放大器在1.55 mm 处的增益特性进行了研究。分析中采用的波导芯层为NaYF4∶18％Yb3+,10％Er3+纳米晶掺杂的SU-8 2005聚合物，包层为P(MMAGMA)聚合物。通过测试和分析纳米晶材料的吸收光谱和荧光光谱，利用Judd-Ofelt理论计算出了相应的Judd-Ofelt参数：Ω2=6.302×10-20 cm2, Ω4=0.69×10-20 cm2, Ω6=7.572×10-20 cm2。通过求解原子速率方程与光功率传输方程模拟分析了波导放大器在1.55 μm 波长的增益特性，得到的增益曲线具有饱和效应，当Er3+离子浓度为7.5×1025 m-3时获得的最大增益为9.7 dB。以SiO2作为下包层，NaYF4∶Yb3+, Er3+纳米晶掺杂的SU-8 2005聚合物作为芯层，P(MMA-GMA)聚合物作为上包层，制备了聚合物光波导放大器，当波长为980 nm 的抽运光功率为170 mW、信号光功率为0.1 mW 时，器件获得的最大相对增益为3.42 dB/cm。
集成光学器件 光波导放大器 聚合物 光学学报
2015, 35(12): 1213001
1 宁波大学信息科学与工程学院, 浙江 宁波 315211
2 宁波高等技术研究院, 浙江 宁波 315211
概述了硫系掺铒光波导(EDWA)优良的材料特性及其巨大的发展前景，简述了硫系掺铒光波导结构设计及增益特性,同时对目前硫系掺铒光波导研究中存在的问题作出了总结，并对今后的研究工作也做出了进一步的展望。
光通信 硫系掺铒光波导 集成光器件 刻蚀 掺铒硫系薄膜 激光与光电子学进展
2015, 52(3): 030004
