光子学报
2023, 52(11): 1113001
南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210023
基于伴随优化设计算法逆向设计了一种高集成度硅基分模器。通过优化设计得到横电模TE0和TE1双模分模器的尺寸仅为5.5 μm×4 μm，其可在不改变模阶数的情况下实现模式高效分离。理论结果显示：当输入TE0模式时，中心波长处的插入损耗和串扰分别为0.14 dB和-23.8 dB；当输入TE1模式时，插入损耗和串扰分别为0.48 dB和-22.45 dB；工作带宽覆盖150 nm时，TE0和TE1模式的插入损耗分别低于0.44 dB和1.16 dB。基于全矢量三维有限时域差分法分析了±15 nm制备容差，两种模式的插入损耗低于0.79 dB，串扰低于-18.37 dB。所提出的紧凑型硅基分模器可应用于片上模分复用系统，为大容量片上光通信和光互联提供可行器件。
集成光学 硅基光电子学 硅基分模器 逆向设计 伴随法 光学学报
2023, 43(23): 2313003
1 上海交通大学 电子信息与电气工程学院 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
2 上海交通大学 平湖智能光电研究院, 浙江 嘉兴 314299
微波波束形成器是相控阵雷达、5G通信基站等射频发射系统中的核心器件。近年来硅基微波光子波束形成器以其带宽大、尺寸紧凑、重量轻、损耗低、抗电磁干扰等优势成为微波光子学中的研究热点之一。文章从微波光子波束形成的基本原理和性能指标出发, 总结了近年来应用于微波光子波束形成器的多种集成可调光学真延迟线结构和波束形成网络架构, 并介绍了微波光子波束形成系统集成芯片和自动化控制的最新进展, 最后对硅基微波光子波束形成器的未来发展进行了展望。
硅基光电子学 微波光子 光控波束形成网络 光学延迟线 silicon photonics microwave photonics optical beamforming networks optical delay lines
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 信息功能材料国家重点实验室，上海 200050
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心，北京 100049
3 上海微技术工业研究院，上海 201800
作为中红外波段中最接近O波段和C波段的波段，2 μm波段区域逐渐引起人们的广泛关注。主要对2 μm波段的马赫-增德尔型调制器进行优化设计和仿真，根据2 μm波长下光模场分布的特点，选用具有340 nm厚度顶层硅的SOI衬底，结合实际工艺中240 nm硅刻蚀深度，得到宽度为600 nm以及平板层厚度为100 nm的最优脊波导结构。通过优化掺杂浓度和掺杂区位置获得综合性能最优的调制器器件，在4 V反向偏压下器件光损耗为5.17 dB/cm，调制效率为2.86 V·cm，静态消光比为23.8 dB，3dB EO带宽为27.1 GHz。同时，与220 nm厚度顶层硅器件相比较，器件的综合性能更为优越。研究内容为后续器件实际制作提供了依据，也为后续2 μm波段光收发集成模块所需调制器设计提供了新的方向。
硅基光电子学 中红外波段 调制器 silicon photonics mid-infrared band modulators 红外与激光工程
2022, 51(3): 20220092
1 北京大学 1. 信息科学技术学院 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室
2 2. 纳光电子前沿科学中心, 北京 100871
3 3. 长三角光电科学研究院, 江苏 南通 226010
微波滤波器是无线通信、电子雷达等射频系统中的关键组件之一。硅基微波光子滤波器具有集成化、带宽大、可调谐性强、抗电磁干扰等显著优势, 近年来得到了广泛的关注与研究。文章从微波光子滤波器的工作原理出发, 分别综述了非相干型与相干型两类硅基微波光子滤波器的最新研究进展, 并分析了当前面临的问题与挑战。最后, 对硅基微波光子滤波器的发展现状进行总结, 并对下一步的研究方向进行了展望。
硅基光电子学 集成 微波光子 滤波器 silicon photonic integrated microwave photonic filter
1 电子科技大学光电信息学院电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 四川 成都 610054
2 电子科技大学核心电子材料与器件协同创新中心, 四川 成都 610054
随着光网络通信容量的高速增长, 将分立的光学器件集成化以减小器件尺寸、降低成本成为光电子器件发展的必然趋势。光子集成回路具有尺寸小、功耗低、质量轻等优点, 是解决未来宽带光网络能耗大、体积大、容量小等问题的关键技术。综述了基于多项目晶圆流片的规模化光子集成技术, 主要包括硅基光子集成技术、Ⅲ-V族磷化铟集成技术, 以及以氮化硅和二氧化硅多层波导结构为基础的TriPleX集成技术; 介绍了目前可以提供这3种多项目晶圆流片光子集成技术的代工平台以及利用这些代工平台实现的一些光子集成芯片, 并对这些平台的工艺参数进行了比较。
集成光学 光子集成器件 多项目晶圆流片 光子集成回路 硅基光电子学 磷化铟 激光与光电子学进展
2017, 54(5): 050001
北京大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，北京 100871
针对一种新型的硅基发光材料—铒镱/钇硅酸盐化合物开展了一系列基础研究。研究了铒硅酸盐，铒镱硅酸盐、铒钇硅酸盐高铒化合物材料的结构、光学和电学特性，通过优化铒镱/钇硅酸盐化合物材料的成分和结构，获得2个数量级的光致发光增强；制备出基于铒镱/钇硅酸盐薄膜材料的光波导放大器，观察到5 dB/cm以上的光放大；研制出金属-绝缘体-半导体结构电致发光器件，获得了铒镱/钇硅酸盐化合物的电致发光，并在理论上证明这种材料可以获得电泵浦激光的可能性。
铒硅酸盐化合物 硅基光电子学 光致发光 电致发光 Er silicate compound Si-based optoelectronics photoluminescence electroluminescence
