SOI波导光传输损耗和端面耦合损耗的精确测量与理论分析（英文）

采用法布里-珀罗(Fabry-Perot)谐振腔(也称F-P腔)方法测试SOI波导光传输损耗及其与光纤的端面耦合损耗的测量精度,对具有相同尺寸长度为8.37 mm的三条SOI波导通道进行测量,得到SOI波导光传输损耗和端面耦合损耗的平均值与测量精度值,且测量精度偏差值很小。通过温度的自动控制扫描仪对另一条长度为12.5 mm的SOI波导进行三次重复测量,获得的传输损耗值和端面耦合损耗值相同,说明采用F-P腔方法获得的测量精度值很稳定。建立了SOI波导传输损耗测量精度da/a与F-P腔谐振输出功率极限值消光比的相对误差dtM/tM和SOI波导端面菲涅耳反射系数的相对误差d R/R之间关系的理论模型。模拟结果表明:改变SOI波导上、下包层和芯层折射率,对光传输损耗和波导-光纤端面耦合损耗的测试精度无影响。数值模拟结果与实验测试结果相一致。     

光波导参数测试

TN252 2004010372 多孔硅通道型光波导的制备及传输损耗的测量=Fabrication of porous silicon channel waveguides and measurement ofits propagation loss[刊,中]贾振红(新疆大学信息科学与工程学院.新疆,乌鲁木齐(830046))∥光子学报.—2003,32(3).—311-313     

用于波导阵列——光纤阵列自动对接的多目标演化算法的研究

开发设计了一种新的列阵自动对接方法,该方法将多目标演化法导入光纤—光波导列阵—光纤列阵的自动对接,并行操作次数较常规遗传法大幅减少.数值仿真表明,对于模场非对称因子为0.4%的单模波导列阵与光纤列阵的双芯对接,能实现0.04 dB的平均端面耦合损耗.用于1×8波导分支耦合器与通道间距误差在0.35 μm以内的光纤列阵对接,自动耦合仿真达到了小于0.1 dB的平均端面耦合损耗,最大值与最小值的差小于0.06 dB.     

K-Na离子交换单模平面波导的制备及其表征

通过K-Na离子交换技术制备了多模玻璃平面波导.采用棱镜耦合技术测量了波导的有效折射率,用IWKB方法拟合得到K-Na离子交换波导的折射率分布符合高斯分布,由色散曲线得到单模波导的制备条件(即扩散深度范围),从而得出单模波导的离子交换时间范围,制备出单模波导,并通过求解WKB色散方程得出单模波导的表面折射率.用普通数码相机,通过对离子交换平面玻璃光波导传输线进行数字成像,根据传输线上的光强分布拟合出光强传输衰减曲线,计算出单模波导的传输损耗大约为0.4 dB/cm.     

绝缘体上硅波导侧壁粗糙度与模式损耗的相关性（英文）

绝缘体上硅光波导侧壁粗糙度引起的光损耗是限制硅基集成线路被广泛应用的重要因素之一,利用激光扫描共聚焦显微镜精确测量了SOI波导各相异性分布的侧壁粗糙度,进而将一个三维侧壁粗糙度引入到光波导传输损耗计算的传统理论模型中,获得了更加精确的模型。数值模拟表明,侧壁粗糙度与波导结构决定的相关长度与侧壁粗糙度对光传输损耗产生同步影响。用法布里-珀罗(F-P)腔调制谐振输出方法测量光波导传输损耗,测量结果与数值计算结果非常吻合,说明各相异性粗糙度分布的测量精度及其引起的光传输损耗的理论模型具有很高的可信度。一条4μm脊宽SOI波导,当侧壁粗糙度在水平和垂直方向的平均值分别为22 nm和23 nm时,对于TE-和TM-模式,计算获得的传输损耗均为4.5～5.0 dB/cm,实验获得的平均光传输损耗为4.3 dB/cm。本文研究结果与结论对SOI光波导器件的研究与开发具有参考价值。     

微环耦合谐振光波导中的色散控制模型与数值仿真

本文利用传输矩阵法得到了微环耦合谐振光波导的色散关系,讨论了耦合损耗、传输损耗及耦合系数对微环耦合谐振光波导色散的影响,改变耦合损耗、传输损耗及耦合系数可控制其色散曲线的形状、位置、以及带宽,色散曲线的变化及控制对微环耦合谐振光波导在滤波、光信号延迟及缓存等方面的应用有重要意义. 关键词： 光波导 微环光波导 传输矩阵法     

光电集成与器件

TN256 2004064289 氧化多孔硅周期性波导光栅耦合器的实验研究=Grating coupler of oxidized porous silicon[刊,中]/贾振红(新疆大学信息科学与工程学院.新疆,乌鲁木齐(830046)),涂楚辙…∥光电子·激光.—2004,15(5).—534-536 报道了用两柬相干激光在HF溶液中的多孔Si(PS)表面上干涉形成光强周期分布,通过光溶解得到了孔隙率周期变化的结构.从而制备出氧化PS周期性波导光栅。实现了辐射模与波导中传输模之间的耦合,并由外部入射光波或衍射光的方向确定了波导层的有效折射率。图3参10(于晓光)     

用于光互连的聚硅氧烷波导弯曲损耗

研究了用于光互连的聚硅氧烷多模光波导直接弯曲时弯曲损耗与圆弧曲率半径的关系。用Marcuse的直波导近似法理论计算了其弯曲损耗,理论计算表明弯曲损耗随模阶数的增加而变大,随半径的减少而变大;光在波导中传输时,总弯曲损耗出现阶跃式变化,并且曲率半径大于4 mm时,波导的弯曲损耗小于1dB/cm。用BeamPROP仿真软件仿真了5、10、20mm三种曲率半径下的传输光场情况。利用数字化散射法测量了其弯曲损耗,实验结果显示曲率半径在5～6mm时弯曲损耗值在0.55～0.8dB/cm之间,考虑所制备的聚硅氧烷直波导固有的传输损耗,实验值与理论值基本相符。     

低损耗有机聚合物光波导的制备及其数字化测量技术

介绍了低损耗有机聚合物光波导的制备工艺, 并采用 Ｃ Ｃ Ｄ 摄像法对波导的传输损耗进行测量。制备了在 ６３２．８ ｎｍ 波长下传输损耗小于 ０．５ ｄ Ｂ／ｃｍ 的有机聚合物光波导     

低损耗有机聚合物波导的制备及其数字化测量技术

介绍了低损耗有机聚合物光波导的制备工艺,并采用ＣＣＤ摄像法对波导的传输损耗进行测量。制备了在６３２．８ｎｍ波长下传输损耗小于０．５ｄＢ／ｃｍ的有机聚合物光波导。     

Low-loss germanium strip waveguides on silicon for the mid-infrared

Mid-infrared photonics in silicon needs low-loss integrated waveguides. While monocrystalline germanium waveguides on silicon have been proposed, experimental realization has not been reported. Here we demonstrate a germanium strip waveguide on a silicon substrate. It is designed for single mode transmission of light in transverse magnetic (TM) polarization generated from quantum cascade lasers at a wavelength of 5.8 μm. The propagation losses were measured with the Fabry-Perot resonance method. The lowest achieved propagation loss is 2.5 dB/cm, while the bending loss is measured to be 0.12 dB for a 90° bend with a radius of 115 μm.     

溶胶-凝胶法制备SiO2-TiO2平板光波导工艺研究

采用溶胶-凝胶法制备了SiO₂-TiO₂平板光波导,计算了平板光波导通光条件,分析了硅/钛溶胶-凝胶材料的热性能,观测了平板光波导的结构形貌,并测试了其通光损耗。结果表明：经过200℃,30 min干燥处理的凝胶薄膜呈疏松多孔状态,对于非对称平板波导,存在芯层通光截止厚度,而且当SiO₂-TiO₂芯层厚度为0.5 μm时,SiO₂下包层厚度至少有6 μm才能防止1550 nm波长光泄露入单晶硅衬底中。制备的光波导对于1550 nm波长光传输损耗最小值为0.34 dB/cm。     

减少聚合物阵列波导光栅损耗的蒸气回溶技术

阵列波导光栅(AWG)器件是波分复用(WDM)系统的一种关键器件,其中,聚合物阵列波导光栅由于其制备工艺、器件集成等方面的优势而受到人们的日益关注。侧壁散射损耗是聚合物阵列波导光栅损耗的一个主要因素,减少阵列波导光栅波导的侧壁损耗对制备低损耗阵列波导光栅具有重要意义。一种蒸气回溶技术被用来有效地减少硅基聚合物阵列波导光栅的散射损耗,该技术的机理是饱和溶剂分子融入并软化波导侧壁,增加其流动性,从而降低波导侧壁粗糙度。用扫描电镜方法验证了用该技术能获得更光滑的波导侧壁。对直波导和阵列波导光栅样品进行回溶处理,测试后得到直波导的侧壁散射损耗减少2.1 dB/cm,阵列波导光栅中心信道和周边信道的插入损耗分别减少5.5 dB和6.7 dB,串扰减少2.5 dB。     

An efficient directional coupling from dielectric waveguide to hybrid long-range plasmonic waveguide on a silicon platform

The silicon-based three-dimensional hybrid long-range plasmonic waveguide not only supports long-range propagation distance (~mm) but also has an ultra-small modal area (~10^?2 μm²) at 1.55 μm. Here, we propose a directional coupler for effective coupling from a dielectric slab-waveguide to the hybrid plasmonic waveguide on a silicon platform. Our simulation results show that the coupler is able to excite hybrid long-range plasmonic mode with short coupling length, low insertion loss, and high extinction ratio. With the arm separation of 0.3 μm, the coupling length can be made 5.2 % of the propagation length of the hybrid plasmonic waveguide, while the insertion loss and extinction ratio are ?0.12 and 22.4 dB, respectively. This coupler offers the potential applications in signal routing between the hybrid long-range plasmonic waveguide and dielectric waveguide in the photonic integrated circuits.     

Subwavelength confinement in an integrated metal slot waveguide on silicon

We demonstrate propagation losses of less than 0.8 dB/microm in a metal slot waveguide on silicon with a predicted confinement substantially below the optical wavelength (approximately 1.55 microm). We also show compact and efficient coupling of the high-confinement metal slot waveguide with a standard silicon dielectric waveguide with a coupling efficiency of approximately 2.5 dB per facet.     

有机-无机复合ZrO2-SiO2平面光波导

采用溶胶-凝胶法合成ZrO2-SiO2有机一无机复合光波导材料,通过改变其中ZrO2的含量来调节材料的折射率,使材料分别适用于平面光波导的导光层(ng≈1．497)和衬底层、包层(mb=nc≈1．479)。采用旋转涂膜工艺和相应的热处理,在单晶硅基片上制备衬底层、导光层和包层等薄膜,其中导光层介质因具有感光性而可通过紫外光刻来制备光路图案。所得有机一无机复合ZrO2-SiO2板型平面光波导(衬底层 导光层),用棱镜耦合截断法测试其光损耗在632．8nm波长处约为0．8dB／cm。对板型平面波导的导光层薄膜进行紫外光刻和异丙醇淋洗,制备出脊状光波导通道,在覆盖包层后,即获得埋层沟道式平面光波导。采用端耦合截断法测试了埋层沟道式平面光波导的光损耗(小于0．1dB／cm),并观察了其近场图像以及导光材料在近红外窗口的吸收光谱。     

Pattern-effect-free all-optical wavelength conversion using a hydrogenated amorphous silicon waveguide with ultra-fast carrier decay

Ultra-fast carrier decay, recently discovered in a hydrogenated amorphous silicon waveguide, can be exploited for pattern-effect-free all-optical signal processing based on optical Kerr nonlinearity. In this study, we utilized a 10 Gbit/s RZ-OOK data stream as a pump for degenerate four-wave mixing in a low-loss hydrogenated amorphous silicon waveguide. The propagation loss of the waveguide used was 1.0±0.2 dB/cm at 1550 nm. Unlike crystalline silicon waveguides, no noticeable difference was observed in the BER characteristics between the cases of PRBS 2(7)-1 and 2(31)-1.     

Hard-molded 51 cm long waveguide array with a 150 GHz bandwidth for board-level optical interconnects

We demonstrated a 51 cm long waveguide array on a poly(methyl methacrylate) sheet fabricated by silicon hard-molding technology. To reduce the silicon sidewall roughness, a wet-oxidation followed by a buffered oxidation etchant etching process is adopted, achieving a surface roughness of 1.2 nm. The waveguide obtained a total insertion loss of -15.1 dB and an adjacent channel cross talk below -31 dB. The 3 dB optical bandwidth is determined to be 150 GHz by the optical autocorrelation method.