作者单位
摘要
重庆邮电大学通信与信息工程学院,重庆 400065
提出一种基于绝缘体上硅的具有超高形状因子的光学平顶滤波器方案。该方案采用跑道型微环谐振器(RMRR)辅助非对称马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构,可实现的3 dB带宽为1.94 nm,相应的形状因子1(3 dB带宽与通带内功率下降10 dB时的通带宽度之比)和形状因子2(3 dB带宽与通带内功率下降15 dB时的通带宽度之比)分别为0.96和0.94,纹波因数(通带中最大功率与最小功率的比值)为2.40 dB。此外,分析了由RMRR引入的相移对该平顶滤波器性能的影响,并实验验证了通过调节施加在RMRR上的电压可以有效地调控其输出谱。该方案具有形状因子高、工艺复杂度低、体积小、质量轻、功耗低等优点,可广泛应用于高速光通信网络中。
光学器件 平顶滤波器 集成光学 跑道型微环谐振器 硅光子学 
光学学报
2024, 44(7): 0723001
作者单位
摘要
兰州交通大学 电子与信息工程学院, 甘肃 兰州 730070
为了探究鼎形微环谐振器的耦合区数量对输出的影响,建立了鼎形微环谐振器的物理模型。利用传输矩阵法对鼎形微环谐振器的物理模型进行研究。分析了不同耦合区数量对鼎形微环谐振器输出的影响。实验结果表明,随着耦合区数量的增加,在1.54~1.56 μm工作波长范围内谐振峰的数量增加,半高全宽FWHM越小,品质因子Q则越大,器件的储能性能越好,并且还能实现对特定波长的滤波作用。耦合区数量对鼎形微环谐振器性能有着很大影响,在设计时根据实际需要选择耦合区数量。
鼎形微环谐振器 耦合区数量 传输矩阵 高透射率 ding-shaped microring resonator number of coupling regions transfer matrix high transmittance 
中国光学
2023, 16(6): 1493
作者单位
摘要
1 兰州交通大学电子与信息工程学院,甘肃 兰州 730070
2 兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室,甘肃 兰州 730070
近年来,电磁诱导透明(EIT)效应得到了广泛的研究,特别是对其群延迟的动态可调谐在光通信领域有良好的应用前景。提出了一种一维光子晶体纳米梁腔辅助微环谐振腔的动态可调谐电磁诱导透明系统。在该系统中引入了石墨烯,通过改变石墨烯的费米能级实现了对类电磁诱导透明的开关调控和群延迟的动态调谐。此外,在改变纳米梁腔与微环谐振腔的耦合距离和微环谐振腔的半径时,实现了对EIT窗口“关—开—关”的调控。采用三能级原子系统解释了类EIT效应的物理机制,采用三维时域有限差分法对该结构进行仿真,并分析了该结构的传感特性和延迟特性,仿真结果表明,灵敏度为614.4 nm/RIU、品质因数为370.8、群延迟为7.1 ps、群指数高达895。该系统为光开关、传感器和慢光器件的研发提供了一种可行方案。
电磁诱导透明效应 纳米梁腔 微环谐振器 石墨烯 集成光学 
光学学报
2023, 43(22): 2223003
作者单位
摘要
兰州交通大学 电子与信息工程学院,兰州 730070
为实现高灵敏度及高品质因数的折射率传感特性,设计了一种基于槽型相移布拉格光栅的微环谐振器结构。该结构由槽型直波导内嵌相移布拉格光栅耦合单实波导微环构成。结构中离散态光模式与连续态光模式相互干涉产生了Fano共振。利用传输矩阵法量化谐振器中各部分的光场分布,分析系统的传输原理。采用时域有限差分法对提出的器件结构进行仿真模拟,并对结构物理参数进行优化。模拟结果表明该结构的品质因数达到25 729,比传统微环谐振器提高了3倍以上,消光比为18.65 dB,高出传统微环谐振器6.46 dB,折射率灵敏度达到122 nm/RIU,且该谐振器结构简单。所提出的结构在传感应用中具有一定的优势。
集成光学 硅基波导 微环谐振器 槽型相移 布拉格光栅 Fano谐振 折射率传感 Integrated optics Silicon waveguide Microring resonator Slot type phase shift Bragg grating Fano resonance Refractive index sensing 
光子学报
2023, 52(6): 0623003
Author Affiliations
Abstract
1 Huazhong University of Science and Technology, School of Optical and Electronic Information, Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Wuhan, China
2 Optics Valley Laboratory, Wuhan, China
Silicon nitride (Si3N4) waveguides with high confinement and low loss have been widely used in integrated nonlinear photonics. Indeed, state-of-the-art ultralow-loss Si3N4 waveguides are all fabricated using complex fabrication processes, and all of those reported that high Q microring resonators (MRRs) are fabricated in laboratories. We propose and demonstrate an ultralow-loss Si3N4 racetrack MRR by shaping the mode using a uniform multimode structure to reduce its overlap with the waveguide. The MRR is fabricated by the standard multi project wafer (MPW) foundry process. It consists of two multimode straight waveguides (MSWs) connected by two multimode waveguide bends (MWBs). In particular, the MWBs are based on modified Euler bends, and an MSW directional coupler is used to avoid higher-order mode excitation. In this way, although a multimode waveguide is used in the MRR, only the fundamental mode is excited and transmitted with ultralow loss. Meanwhile, thanks to the 180 deg Euler bend, a compact chip footprint of 2.226 mm perimeter with an effective radius as small as 195 μm and a waveguide width of 3 μm is achieved. Results show that based on the widely used MPW process, a propagation loss of only 3.3 dB / m and a mean intrinsic Q of around 10.8 million are achieved for the first time.
silicon nitride microring resonator ultrahigh-Q factor 
Advanced Photonics Nexus
2023, 2(4): 046007
赖明彬 1,2耿敏明 1,2,3,4,*谭伊璇 1,2冯瑶 1,2[ ... ]张振荣 1,2
作者单位
摘要
1 广西大学计算机与电子信息学院,广西 南宁 530004
2 广西多媒体通信与网络技术重点实验室,广西 南宁 530004
3 广西高校多媒体通信与信息处理重点实验室,广西 南宁 530004
4 广西信息科学实验中心,广西 桂林 541004
设计了一种基于绝缘体上硅的具有大带宽调谐范围的紧凑型可重构光学滤波器,该滤波器由两级双微环谐振器辅助对称马赫-曾德尔干涉仪结构级联构成,器件的尺寸为60 μm×87 μm。通过控制微环谐振器的相位,可以实现对滤波器输出带宽和中心波长的调谐。采用时域有限差分方法模拟该器件的性能,仿真结果表明,该滤波器的带宽调谐范围为1.5~5 nm,在调节带宽的过程中滤波器的阻带抑制度大于20 dB,通带损耗为0.73 dB~0.88 dB,同时该滤波器的中心波长调谐范围可以覆盖整个自由光谱范围,并保持3 dB带宽和形状因子基本不变。
集成光学 光学滤波器 马赫-曾德尔干涉仪 带宽可调谐 微环谐振器 
光学学报
2023, 43(11): 1113003
作者单位
摘要
1 兰州交通大学电子与信息工程学院,甘肃 兰州 730070
2 兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室,甘肃 兰州 730070
为了能够得到洛伦兹线型、Fano线型、类电磁诱导透明和类电磁诱导吸收这4类线型,提出了一种基于Fabry-Perot(FP)腔的微槽型微环谐振器。该结构在FP腔外侧引入了两个空气孔来提高品质因数。通过改变结构参数和选取不同的波长范围,实现了以上4类线型。采用的模拟仿真方法为时域有限差分法,结合传输矩阵法,对所提结构进行了模拟仿真和参数优化数值模型的建立。仿真结果表明,所提结构的品质因数达到了90112,消光比约为15 dB。
光学器件 微环谐振器 多线型 微槽型微环 高品质因数 
光学学报
2023, 43(9): 0923002
Hua-Ying Liu 1,2,3,*†Minghao Shang 1,2,3Xiaoyi Liu 1,3,4Ying Wei 1,2,3[ ... ]Shining Zhu 1,2,3,5
Author Affiliations
Abstract
1 Nanjing University, National Laboratory of Solid State Microstructures, Nanjing, China
2 Nanjing University, School of Physics, Nanjing, China
3 Nanjing University, Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing, China
4 Nanjing University, School of Electronic Science and Engineering, Nanjing, China
5 Nanjing University, College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing, China
The large-photon-number quantum state is a fundamental but nonresolved request for practical quantum information applications. We propose an N-photon state generation scheme that is feasible and scalable, using lithium niobate on insulator circuits. Such a scheme is based on the integration of a common building block called photon-number doubling unit (PDU) for deterministic single-photon parametric downconversion and upconversion. The PDU relies on a 107-optical-quality-factor resonator and mW-level on-chip power, which is within the current fabrication and experimental limits. N-photon state generation schemes, with cluster and Greenberger–Horne–Zeilinger state as examples, are shown for different quantum tasks.
deterministic parametric downconversion multiphoton generation lithium niobate on isolator microring resonator deterministic parametric upconversion 
Advanced Photonics Nexus
2023, 2(1): 016003
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电工程学院光学工程系,吉林 长春 130022
2 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室,浙江 杭州 310027
提出一种反射型法布里-珀罗(FP)标准具和微环谐振腔级联的温度传感器。该温度传感器由光纤反射镜、FP标准具和微环谐振腔构成。利用强度探测的方法,仿真计算和实验验证表明,温度传感器具有较高的灵敏度和较低的探测极限。将宽带光源和滤波器组合作为实验的输入光源,反射型FP标准具起到滤波的作用,温度传感元件是微环谐振腔。仿真计算得出该温度传感器的灵敏度为2.1406 dB/℃。实验结果表明,该温度传感器的灵敏度为1.9434 dB/℃,探测极限为0.01 ℃。
传感器 光纤反射镜 法布里-珀罗标准具 微环谐振腔 强度探测 灵敏度 探测极限 
光学学报
2022, 42(23): 2328002
韩溪林 1,2,*章羚璇 1,2薛锦涛 1,2鲍慎雷 1,2[ ... ]米磊 1
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100049
在微环谐振器耦合区添加模式分离器,提出一种硅光混合集成的波长复用和模式复用的结构,以解决微环谐振器无法进行模式分离的问题。该微环谐振器的品质因子为3 692,3 dB光学带宽为52 GHz,自由光谱范围为1.03 THz,TE0模式产生的串扰为-11.0 dB,插入损耗低至-0.66 dB。基于此,提出一个双模式输入的发射-接收的模式复用系统。仿真结果显示该系统可以有效分离TE0和TE1模式,且微环具有波长选择能力。系统复用器和解复用器在C波段可以实现超紧凑的波长/模式复用结构。此外,制造公差从-10 nm到+15 nm内滤出端口有大于1 dB的响应,传输端口有小于-20 dB的响应。该微环结构能够同时实现模式和波长选择功能。
硅光子学 光通信 波分复用 模分复用 混合复用 微环谐振器 模式分离器 Silicon photonics Optical communication Wavelength division multiplexing Mode division multiplexing Hybrid multiplexing Microring resonator Mode splitter 
光子学报
2022, 51(11): 1113002

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