1 华中科技大学武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430074
2 武汉长进激光技术有限公司，湖北 武汉 430223
中国激光
2022, 49(17): 1716003
1 华中科技大学武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430074
2 武汉长进激光技术有限公司，湖北 武汉 430074
华中科技大学武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430074
基于反谐振反射光波导模型和模式耦合模型分析了负曲率空芯光纤的导光机理,利用有限元法模拟计算了圆形管环负曲率空芯光纤的结构参数对基模限制损耗的影响。通过分析嵌套环优化基模限制损耗机理,发现嵌套环之间的空气层对反谐振反射也有贡献,且嵌套环在不同管环数量下对限制损耗优化的影响不同。设计了一种纤芯直径不超过20 μm的低限制损耗负曲率空芯光纤,其在1550 nm处的限制损耗小于1 dB/km,可保证单模传输。
光纤光学 空芯光纤 限制损耗 有限元法 负曲率 嵌套环 激光与光电子学进展
2019, 56(5): 050602
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Science, Beijing 100083, China
2 College of Materials Science and Opto-Electronic Technology, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
In this Letter, a 16 channel 200 GHz wavelength tunable arrayed waveguide grating (AWG) is designed and fabricated based on the silicon on insulator platform. Considering that the performance of the AWG, such as central wavelength and crosstalk, is sensitive to the dimension variation of waveguides, the error analysis of the AWG with width fluctuations is worked out using the transfer function method. A heater is designed to realize the wavelength tunability of the AWG based on the thermo-optic effect of silicon. The measured results show that the insertion loss of the AWG is about 6 dB, and the crosstalk is 7.5 dB. The wavelength tunability of 1.1 nm is achieved at 276 mW power consumption, and more wavelength shifts will gain at larger power consumption.
060.1810 Buffers, couplers, routers,switches, and multiplexers 060.4230 Multiplexing 230.7390 Waveguides, planar Chinese Optics Letters
2018, 16(1): 010601
1 河南仕佳光子科技有限公司, 河南 鹤壁 458030
2 中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室, 北京100083
设计并制作了基于绝缘体上硅(SOI)材料的1×16阵列波导光栅(AWG)。该AWG器件的中心波长为1550nm, 信道间隔为200GHz, 采用了脊型波导结构。首先确定了波导的结构尺寸以保证单模传输, 并利用束传播法(BPM)模拟了波导间隔、弯曲半径和锥形波导长度等参数对器件性能的影响, 对器件结构进行了优化, 同时也利用BPM方法模拟了器件的传输谱。模拟结果显示: 器件的最小信道损耗为4.64dB, 串扰小于-30dB。根据优化的器件结构, 通过光刻等半导体工艺制作了AWG, 经测试得到AWG器件的损耗为4.52~8.1dB, 串扰为17~20dB, 能够实现良好的波分复用/解复用功能。
阵列波导光栅 波分复用 绝缘体上硅 单片集成 arrayed waveguide gratings wavelength division multiplexing silicon on insulator monolithic integration
1 河南仕佳光子科技有限公司, 河南 鹤壁 458030
2 中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
制作了基于绝缘体上硅(Silicon on Insulator, SOI)材料的8×16通道的阵列波导光栅(Arrayed Waveguide Grating, AWG)与电吸收型可调光衰减器(Variable Optical Attenuator, VOA)的单片集成器件, 其信道间隔为200GHz。该集成器件采用脊形波导结构, 其截面尺寸为亚微米级, 整体尺寸为2.9mm×1mm。该VMUX器件的片上损耗为9.324~10.048dB, 串扰为6.5~8.2dB; 在20dB衰减下, 单通道最大功耗为87.98mW; 最大信道偏振相关损耗(Polarization Dependent Loss, PDL)为0.461dB, 16通道的衰减一致性为0.245dB。该器件能够实现良好的波分复用/解复用及信道功率均衡的功能。
阵列波导光栅 可调光衰减器 波分复用 绝缘体上硅 平面光波回路 arrayed waveguide grating variable optical attenuator wavelength division multiplexing silicon on insulator monolithic integration
中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
实验验证了室温下二维氧化物下包层非对称平板三角晶格光子晶体渐变型双异构微腔对绝缘体上硅(SOI)基片上铒氧共掺硅材料的显著发光增强作用。在波长为488nm、功率为15mW激光激发下, 微腔的光致发光(PL)谱呈现出一个位于1557.93nm通信波长处的尖锐狭窄的发光峰, 相比于无光子晶体区域, 发光增强了约13倍。谐振峰随光泵浦功率增加, 发生明显的红移, Q值逐渐下降, 在1.5mW光泵浦功率下, Q值达6655。微腔谐振波长与光子晶体晶格周期之间呈线性正比关系, 通过调整晶格周期, 实现了掺铒硅发光增强峰波长的灵活可控。
光子晶体 微腔 光致发光 稀土掺杂 photonic crystals microcavities photoluminescence rare-earth-doped materials
中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
采用深紫外光刻及等离子体刻蚀等工艺制备基于绝缘体上硅材料的环形滤波器，且微环半径仅为5 μm。制备基于单微环的4 通道光分插复用器，器件尺寸仅为3000 μm×500 μm。测试结果表明，该器件可以很好地实现上下载功能。其自由频谱宽度约为19.6 nm，最大消光比为19.76 dB。同时优化设计制备基于跑道型双微环可调谐光分插复用器。对这两种结构的光分插复用器的相邻信道间串扰进行测试，基于单微环滤波器和跑道型双微环滤波器的信道间最大串扰分别为-11.94 dB 和-20.04 dB。所设计的基于双微环光分插复用器上下载通道与主信道间没有交叉波导结构，因此相邻通道串扰明显低于单环型的光分插复用器。同时设计并制备基于双微环PIN 结型电光调制器。当偏置电压增加到1.6 V 时，谐振峰发生0.78 nm 的蓝移，并对测试结果进行分析。
光学器件 脊形波导 电光调制器 光复用技术 谐振腔
中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
基于硅的等离子体色散效应, 构建了大尺寸SOI基光波导电光可调光衰减器(VOA)仿真模型, 系统模拟分析了结构参数对VOA衰减及偏振相关特性的影响, 优化设计出了低功耗、低偏振相关损耗的VOA器件, 仿真结果表明, 该VOA在20dB衰减下的功耗仅为24mW, 偏振相关损耗为0.41dB。
绝缘体上硅 等离子体色散 可调光衰减器 平面光波回路 SOI plasma dispersion VOA planar light-wave circuit
中国科学院半导体研究所 集成光电子国家重点实验室, 北京 100083
设计并分析了一种基于游标效应的光学传感器。采用截面尺寸为220nm×500nm的SOI矩形波导来进行分析。传感器的灵敏度为4.5×104nm/RIU, 探测极限低于10-4RIU。该传感器最重要的优点是, 即使器件有很高的传输损耗和低的Q因子, 仍有很高的灵敏度和低的探测极限。分析了热光效应对基于游标效应传感器的影响。分析结果也同样适用于其他基于游标效应的传感器。
光学传感器 微环谐振腔 高灵敏度 低Q因子 optical sensor resonant cavity high sensitivity low Q factor
