15GHz马赫—陈德尔型Ti：LiNbO3行波幅度电光调制器

比较了四种马赫－陈德尔调制器的结构特性，表明Ｚ切共面波导是最好的一种结构。用阶跃倒相电极设计了新型电光光波导幅度调制器，研制了包装式带尾光纤的有５段倒相电极的马赫－陈德尔调制顺。     

波导调制器的光束传播法设计

以光束传播法分析马赫－陈德尔型波导电光强度调制器的波导宽度，Ｙ型分支角、调制电压等参量与器件特性之间的关系，有利于Ｍ－Ｚ波导电光调制器的优化设计。     

高性能三端口全光纤开关

提出采用２×２和３×３单模光纤耦合器组合成的马赫－陈德尔干涉仪来制作全光纤开关。解决了在连续熔融拉伸两个耦合器组成马赫－陈德尔干涉仪的过程中，由于干涉的作用而无法监视光功率来控制第二个耦合器的分束比的问题。并且由于是连续熔融拉伸，保证了两条单模光纤干涉臂长度的一致，从而提高了单模光纤马赫－陈德尔干涉仪的性能，使得用其做成的三端口压电陶瓷电控全光纤开关具有宽频带的特性，其最小交调达到３０ｄＢ，附加损耗为０．２３ｄＢ。     

光纤马赫—陈德尔干涉型8波分超窄波分复用器的研制

报道了采用７个单模光纤马赫－陈德尔干涉仪进行三级串联而组成的８波分复用器，既保留了干涉型光纤波分复用器超窄波分复用间隔的优点，又消除了其复用路数少的缺点。文中介绍了这类波分复用器的原理、设计方法和制造技术。实验样品的使用波段为１．５μｍ，波长复用间隔为２．４ｎｍ，整个器件的附加损耗约为１．５ｄＢ。     

GaAs/GaAlAs定向耦合器型行波调制器Ⅱ.实验

在理论分析设计的基础上，进行了ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ定向耦合器型行波调制器实验。建立了器件行波电极微波特性的测试系统，由此系统进行实验确定器件最佳结构参数，完成器件的制作。器件采用共平面行波电极，击穿电压２８Ｖ。用１．０６μｍＹＡＧ激光器进行测试，开关电压８．５Ｖ。由微波网络分析仪测试器件行波电极的微波特性，测得电极中微波与波导中光波间的速率失配小于３％，且在３０ＧＨｚ下，微波传输损耗小于３０ｄＢ，表明器件的３ｄＢ调制带宽超过３２ＧＨｚ     

应用光纤光栅的马赫—陈德尔型波分复用器特性的理论分析

利用光振幅传输矩阵对光纤光栅马赫－－陈德尔型波分复用器的特尾进行了理论研究，分析了结构参数对器件性能的影响，给出了其最佳的结构参数。     

GaAs／GaAlAs定向耦合器型行波调制器II.实验

在理论分析设计的基础上，进行了ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ定向耦合器型波调制器试验，建立了器件行波电极微波特性的测试系统，由此系统进行实验确定器件最佳结构参数，完成器件的制作，器件采用共平面波电极，击穿电压２８Ｖ。用１．０６μｍＹＡＧ激光器进行测试，开关电压８．５Ｖ。由微波网络分析仪测试器件行波电极的微波特性，测得电极中微波与波导中光波间的速率失配小于３％，且在３０ＧＨｚ下，微波传输损耗小于３０ｄＢ表明     

GaAs／GaAlAs脊型波导交变式△β耦合器

研制了具有肖特基势垒电极的ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ双异质结脊型波导交变式△β耦合器。通过合理设计器件结构，降低波导层中载流子浓度和上、下包层中Ａｌ的含量，以及采用反应离子刻蚀和和剥离等技术，使器件总损耗降为１０ｄＢ，消光比为２６．８ｄＢ，器件在１．３μｍ下实现单模工作。     

基于嵌入填充层的薄膜铌酸锂-氮化硅电光调制器

提出一种异质集成型薄膜铌酸锂电光调制器,由底部氮化硅波导、中间BCB黏合层、顶部铌酸锂薄膜构成调制区波导结构,调制电极位于铌酸锂薄膜的上部且二者之间填充了低折射率的SiO₂,以利于实现折射率匹配并降低光损耗、微波损耗。进一步利用马赫-曾德尔干涉仪结构,设计了相应的电光调制器,并提出一种倒台阶型薄膜结构,该结构可实现输入、输出波导与调制区波导的高效耦合。对该电光调制器进行行波高速匹配设计,所得器件的半波电压长度积为1.77 V·cm,3 dB调制带宽为140 GHz,且调制区长度仅为5 mm。所提器件结构有望在大带宽薄膜铌酸锂电光调制器设计中发挥优势,助力薄膜铌酸锂光子集成器件的快速发展。     

退火质子交换平面波导型电光调制器的研究

基于双棱镜耦合m线技术提出了一种新型的平面波导强度调制器。由于质子交换平面波导的导波层在加上电场后折射率发生变化，从而引起棱镜耦合输出的m线强度的变化，实现电光调制。讨论了电极间隙宽度和导波层吸收对器件性能的影响。与其他类型强度调制器相比，这种调制器具有简单的电极结构，而且调制带宽可达40GHz以上。     

基于非对称脊波导的多种聚合物弯波导性能分析

以缩短马赫-曾德尔(M-Z)电光调制器分支波导为目的,将有机聚合物非对称结构的脊波导应用于S弯波导中。采用半矢量有限差分光束传输分析法,系统地分析了不同参数下采用非对称脊波导的三种常见弯波导,即正弦弯、圆弧弯和余弦弯分支波导的TM00光场传输损耗,并与采用对称脊波导的结构相比较。研究表明,在芯层厚度h=1.5μm、脊高为0.3μm、脊宽w=4μm、分支高度G=11μm的情况下,当脊波导短边芯层平板宽度s≥2μm时,在相同传输损耗条件下,正弦弯、圆弧弯和余弦弯分支波导长度分别可减少40%、30%和25%,该结果对有机聚合物M-Z调制器中分支波导的设计具有一定的参考价值。     

GaAs脊型波导Mach-Zehnder干涉调制器

半导体电光波导调制器是半导体集成光学中具有代表性的器件之一,在光纤通讯、光信息处理等方面有着广阔的应用前景。它能和半导体激光器、探测器、电子线路等各种光、电元件实现单片集成,使设备和系统减少接口,缩小体积,提高可靠性。随着光通讯的发展,半导体调制器件的研究也越来越受到重视,在理论分析、结构设计、材料研制和器件工艺技术等方面也都取得了很大进展。由于GaAs材料具有良好的电、光性能,首先被用于制作GaAs光波导Mach-Zehnder干涉调制器中。     

一种基于光学偏置的新型Math—Zehnder调制器结构设计

设计了一种基于光学偏置并以有机聚合物PMMA／DRI作为光波导材料的新型Mach-Zehdner调制器。利用有效折射率法（EIM）,分析了脊波导的有效折射率随脊波导结构参数变化情况,包括脊宽训、脊高b和芯层厚度d,以及上下包层厚度。采用微带线单电极调制方式结合脊波导的结构设计,实现了微波和光波的速率匹配。针对优化的结构参数,采用BPM方法进行光场和功率传输的模拟仿真,完成了非等臂Math—Zehnder调制器的结构设计,实现了两臂89．84。的初始相位差,消光比约为27dB。     

Polarisation-insensitive strip-loaded waveguide for electro-optic modulators and switches

A polarisation-insensitive electro-optic (EO) waveguide consisting of a dye-doped TiO₂/SiO₂ slab and a SU-8 strip-loaded rib is designed and fabricated. By optimizing the refractive index and size of waveguide, a trade-off between polarisation-insensitive condition and large EO efficiency (optical field interaction with the EO material) is obtained. The average transmission loss of the waveguide is less than 2.0 dB/cm. A Mach-Zehnder (M-Z) interferometer intensity modulator based on this waveguide with excellent poling stability is fabricated and measured, exhibiting 7 V half-wave voltage with 1.8 cm EO interaction length and 2.7 cm total length. This strip-loaded structure is proved to be a valuable application in EO modulators and switches.     

基于Franz-Keldysh效应的倏逝波锗硅电吸收调制器设计

本文设计了一种基于Franz-Keldysh (FK) 效应的GeSi电吸收调制器. 调制器集成了脊形硅单模波导. 光由脊形硅波导以倏逝波形式耦合进锗硅吸收层. 在硅基锗二极管FK效应实验测试的基础上, 有源区调制层锗硅中的硅组分设计为1.19%, 从而使得器件工作在C (1528–1560 nm) 波段. 模拟结果显示该调制器的3 dB带宽可达64 GHz, 消光比为8.8 dB, 而插损仅为2.7 dB. 关键词： 锗硅 调制器 电光集成     

A wide-band polymeric electro-optic modulator array based on unidirectional coupling between multi-mode waveguide array and a vertical configured dumping planar waveguide

A polymeric wide-band electro-optic (EO) modulator array based on unidirectional mode-coupling between the guiding multi-mode waveguide array and a vertical configured planar dumping waveguide was developed. A low insertion loss of <1.7 dB was obtained due to asymmetrically designed guiding waveguide and the dumping waveguide. A modulation depth of 91% was achieved with the device length of 3.5 cm at a low driving voltage of 3.2 V. The employment of the dumping planar waveguide not only provides an efficient way to achieve the unidirectional coupling mechanism, but also effectively confines the light coupled from the guiding waveguides within the planar dumping waveguide. The combination of unidirectional coupling and light confinement effects ensures low cross talk of <22 dB between adjacent guiding waveguides. Since the proposed modulator is based on the unidirectional coupling mechanism, it is intrinsically wide-band. A wide-band operation from 1308 to 1324 nm was experimentally obtained. The unidirectional mode-coupling-based wide-band modulation principle can be readily applied to other wavelengths, such as 1330 and 1550 nm ranges.     

与偏振无关的马赫—泽德波导调制器

本文报导我们设计制作的钛扩散铌酸锂马赫—泽德波导调制器。它采用Z传铌酸锂基片,只需一组电极就能实现对任意偏振态的有效调制。在0.6328μm波长下测试,半波电压为9V、消光比为90%。     

Ultrasensitive terahertz/infrared waveguide modulators based on multilayer graphene metamaterials

This paper studies and classifies the electromagnetic regimes of multilayer graphene‐dielectric artificial metamaterials in the terahertz/infrared range. The employment of such composites for waveguide‐integrated modulators is analysed and three examples of novel tunable devices are presented. The first one is a modulator with excellent ON‐state transmission and very high modulation depth: >38 dB at 70 meV graphene's electrochemical potential (Fermi energy) change. The second one is a modulator with extreme sensitivity towards graphene's Fermi energy ‐ a minute 1 meV variation of the latter leads to >13.2 dB modulation depth. The third one is a tunable waveguide‐based passband filter. The narrow‐band cut‐off conditions around the ON‐state allow the latter to shift its central frequency by 1.25% per every meV graphene's Fermi energy change.     

InP基矩形马赫-曾德高速电光调制器行波电极设计与测试

提出了一种由新型沟槽耦合器和90°弯曲波导构成的InGaAsP/InP基矩形马赫-曾德电光调制器,对该调制器的L型波导相移臂设计了T型类微带行波电极.首先利用电极的等效电路估算带宽上限,进而在考虑阻抗匹配、回波损耗以及带宽等性能的基础上,使用有限元方法对电极的传输、输入/输出以及过渡区的结构参量进行优化.仿真结果表明由于受到电极输入及过渡区的性能限制,设计的整体行波电极匹配阻抗大于42Ω,回波损耗小于-15dB,带宽可达65GHz.测试制备的Ti/Au行波电极,得到回波损耗为-12dB和带宽为20GHz的最优性能.     

波导侧壁起伏对聚酰亚胺波导光学梳状滤波器串扰特性的影响及其改善方法

提出了一种结构模型来分析由工艺引起的波导侧壁起伏对于聚合物波导光学梳状滤波器的滤波特性的影响。含氟聚酰亚胺高分子聚合物制备多级马赫一曾德尔串联型光学梳状滤波器件的工作参量为中心波长1550nm,波长间隔为0．8nm,40通道的波长交错分离。模拟计算：表明,对由高分子聚合物材料制备的多级马赫-曾德尔串联型光学梳状滤波器件,其主要影响是增大了信道之间的串扰,中心波长1550nm处的信道串扰由理想情况下的-40dB降为-12dB,极大地影响了器件的性能。在此基础上,提出一种改善光学梳状滤波器串扰性能的新结构,该结构由多级马赫-曾德尔耦合器和微环共振滤波器串接构成,40个通道的串扰改善为-0dB以下。