损耗对串联双微环谐振器滤波特性的影响

对存在光损耗的串联双微环谐振器的滤波特性进行了研究.在理想耦合条件下,当环间耦合系数确定时,分析了光损耗的大小对主谐振峰的透过率、带宽、形状因子,以及伪模峰值透射率的影响,揭示了光损耗对滤波特性影响的规律.分析结果表明:主谐振峰和伪模的透射率随损耗的增大而下降,环与直波导间的耦合系数随损耗的增大而变小,而带宽和形状因子无明显变化|有损耗时环与直波导间的耦合系数不能过大也不能过小.     

串联双环光微谐振器的滤波特性

详细研究了串联双环光微谐振器的光带通滤波特性,给出了其通带带宽的公式,分析了出／入环光耦合系数和环间光耦合系数对通带特性的影响,计算并特别强调了滤波通带的结构特点,也分析了微环中存在的光损耗对串联双环光微谐振器的滤波特性的影响。     

传输矩阵法分析微环谐振器阵列传输特性

微环谐振器可用作未来高密度、超大规模集成光路的基本构件,其重要发展方向之一是多环化、阵列化,微环谐振器阵列近来成为研究的热点。基于定向耦合器、环形谐振腔、直波导腔的基本单元传输矩阵,建立了用于分析微环谐振器阵列传输特性的传输矩阵模型。讨论了列间距对传输特性的影响,并数值模拟了不同尺度的奇数行和偶数行情况下谐振器阵列的传输特性。结合此传输矩阵模型,讨论了通过改变微环谐振器阵列的尺度以及耦合系数以实现滤波特性改善的方案。最后数值研究了最小尺度微环谐振器阵列传输特性与腔间耦合系数的关系。     

基于光栅辅助微环结构的高斜率Fano谐振器

在集成光学回路中,相较于对称的洛伦兹线型,非对称的Fano谐振线型能实现光传输强度的急剧改变,从而有效提升光开关、调制器和传感器的灵敏度.提出了一种基于光栅辅助微环结构的Fano谐振器.该谐振器采用绝缘体上硅材料,通过在跑道微环内加入两组波导光栅结构实现Fano谐振.基于传输矩阵理论,推导了该谐振器的传输谱线,并分析了...     

一维光子晶体槽型微环谐振器及其传感特性

为了使折射率传感器具有高品质因子和高灵敏度,提出一种基于槽型光波导的一维光子晶体微环谐振器。该结构中两种不同状态的光模式在不同的光路上相互干涉而产生Fano共振,这种非对称线型的结构能够获得更高的消光比和品质因子,在折射率传感方面也有更好的灵敏度。采用时域有限差分法对结构进行分析和模拟仿真。仿真结果表明,所提结构的品质因子达到30950,比传统微环谐振器提高4倍以上;消光比为29.08 dB,比传统微环谐振器高出16.89 dB。在折射率传感特性的分析中,所提结构的灵敏度达到344 nm/RIU,比传统微环谐振器提高3倍;灵敏度检测下限为1.4×10^-4 RIU。     

有限元分析法在SOI基微环谐振器设计中的应用

利用有限元法(FEM)分析了大横截面SOI(Silicon-on-insulator)脊型波导的本征模式分布,确定了脊型波导的单模条件。在保证单模传输的情况下,模拟了SOI微环谐振器中波导耦合器的耦合长度、功率耦合系数与波导尺寸和间距的关系。模拟结果表明:对于W=1μm,H=2μm的SOI脊型波导耦合器,耦合长度L_C随波导间距d的增加而增大,功率耦合系数随之减小。在波导间距d＜0.8μm的情况下,耦合长度L_C随着归一化脊高r的增加而增大,当d＞0.8μm时,耦合长度L_C随r的增加而减小。模拟结果为SOI微环谐振器的设计和应用提供了理论依据。

     

垂直耦合结构纳米微环谐振器工艺失准分析

垂直耦合结构纳米微环谐振器是光子集成电路的重要组成单元.主要研究了与其实际制作相关的工艺失准问题.针对高折射率差波导材料垂直耦合结构纳米微环谐振器,先用耦合模理论解析方法研究了耦合系数与直波导和微环波导耦合层厚度d以及横向偏移量△之间的关系,为三维时域有限差分法(3D-FDTD)的精确数值计算确定了模拟范围.之后结合解...     

基于微环谐振器的非接触式电流传感器

提出一种以Fe3O4磁性纳米粒子为包层的微环谐振器的集成光波导电流传感器,阐述了其基本原理和制备方法.被测电流所产生的交变磁场,会使得Fe3O4纳米粒子产生能量损耗,温度发生变化,从而导致光波导折射率发生改变.通过监测微环输出谐振波长的漂移量可实现电流传感.为了实现宽量程、高品质的微环器件,通过有限时域差分法对微环传感...     

微环谐振器

光学微环谐振器自从1969年作为滤波器件被提出以后,就受到了很大的关注。光学微环谐振器,可以作为一种通用设备用于实现通信与信号处理中的所有一般功能,比如滤波、复用／解复用、调制、开关、延时、门电路、路由、传感和放大等。小尺寸的微环有优异的特性：宽带宽、高精细度。这些特性非常有利于非线性光学应用。高的精细度意味着环中高的储存能量,而且可以通过进一步减小模场面积再次提高,并且不牺牲带宽。因为利用平面工艺易于获得微环,所以其非常适合大规模集成。简单介绍了微腔的概念,具体介绍了微环谐振器,以及马里兰大学的一些主要工作,最后分析了这种技术的挑战和发展前景。     

Modeling of coupling loss in ultra-compact SOI microring resonators

Ultra-compact microring resonators, made of high index contrast (HIC)-silicon on insulator (SOI) materials, have become key optical devices in integrated photonics systems. Both computer simulations and actual experiments have showed that coupling loss was a significant contributor to the total losses in ultra-compact microring resonators. In this paper, a computable model derived from step approximation method was present to theoretically determine the coupling loss. Excellent matching results between the model and literatures were achieved. The proposed model can be applied to evaluate the coupling loss for microring resonators with various geometries and guide the design of low loss optical devices based on ultra-compact microring resonators.     

基于Kerr效应的微环谐振腔延时器件

对基于光学Kerr效应的微环谐振腔延时器件进行了研究.采用耦合模式理论计算了波导与微环谐振腔间的耦合系数,给出了所研究器件的材料及各层组分,提出不同阶数微环的情况下延时数值的控制方法.结果表明:微环谐振腔半径为300μm,波导截面尺寸为450×1 000nm2,在小于±5ps抖动的条件下,每个通道达到超过130ps的延时数值,同时延时带宽达20GHz,自由光谱范围达50GHz,工作波段在1 550nm附近,满足密集波分复用系统的要求.整个结构全光控制,且能耗不超过0.8dBm,响应速度达到ps量级,体积不超过3mm3,便于集成,满足多信道光学延时的要求,为全光通信网络中延时线的研究提供了参考.     

Coupled mode analysis of in-plane channel drop filters with resonant mirrors

A channel drop filter system that consists of two waveguides and three cavities is studied. One cavity couples with both waveguides, while the other two work as resonant mirrors to reflect the selected channel back into the system. The operation of this configuration is analyzed, using coupled mode theory. The conditions to achieve 100% in-plane channel transfer are derived. A method to suppress the side lobes of reflection and backward drop is also proposed. The direct coupling between the cavities is not required. The analysis is verified by two-dimensional finite difference time domain simulations in 2D hexagonal photonic crystals.     

Influence of temperature and environment humidity on the transmission spectrum of sol-gel hybrid channel waveguides

Hybrid materials produced by the hydrolytic sol-gel process reveal strong absorption in the spectral region of 1550 nm, mainly due to the high concentration of OH groups. This characteristic constitutes an obstacle to the application of these materials, in particular to telecom integrated optical devices. A simple thermal treatment applied to the device does not contribute to increase the transparency. The real-time influence of temperature and environment humidity on the optical transmission properties of sol-gel organic-inorganic raised channel waveguides is analyzed in order to achieve an understanding of the OH group’s behaviour in the materials. We demonstrate that the level of the optical losses at 1550 nm can significantly be decreased at high temperature. Cooling the sample in dry atmosphere makes it possible to reach a better transparency, which can be useful to improve the performance of hybrid sol-gel optical devices.     

Microdisk resonator filters made of dielectric-loaded plasmonic waveguides

Microdisk resonator filters, an alternative to microring resonator filters, are studied by means of vectorial three dimensional finite element method simulations. Their performance characteristics are highlighted for different microdisk radii, and compared with those of the respective, footprint-wise, microring filters. We show that microdisk filters are advantageous, as the resonator involved exhibits smaller radiation losses. Extinction ratios as high as 30 dB are possible by properly tuning the gap separating the waveguide from the microdisk in each case. Transmission dips due to higher-radial-order modes that drastically change the transmission picture appear only for very large microdisk radii.     

运动状态对卫星多谱段光学特性的影响分析

综合考虑卫星的背景特性、材料特性、结构特性和轨道特性,研究了在轨运行卫星存在的自旋稳定、三轴稳定和"翻滚"三种运动状态对卫星光学特性的影响。基于光辐射理论,结合探测器的性能参数,建立了自旋稳定、三轴稳定和"翻滚"三种运动类型卫星的多谱段光学特性计算的数学模型,并进行了实验验证。以海洋一号卫星和实践二号卫星为例,进行了运动状态对卫星多谱段光学特性影响的仿真分析。仿真结果表明,不同运动状态的卫星多谱段辐射特性存在较大的差异。分析结果可为卫星的探测和辨识提供一定的参考价值。     

光学元件失调对光腔衰荡高反射率测量影响的理论分析

在利用光反馈光腔衰荡技术测量大口径光学元件反射率及其均匀性分布时,需要对光学元件进行二维扫描测量,而在扫描过程中光学元件的倾斜失调将对测量结果造成影响.本文根据失调谐振腔光束传输增广矩阵,通过数值运算模拟了在对称共焦腔和一般稳定腔情况下,光反馈衰荡腔结构中由样品倾斜失调引起的输出腔镜上光斑中心位置变化以及对反射率测量的影响.仿真结果表明:对称共焦腔情况下,输出腔镜上奇数次光斑无漂移,偶数次光斑漂移量为固定值|在一般稳定腔情况下,输出腔镜上奇偶数次光斑均往复振荡漂移.分析表明,该系统对样品失调角度的敏感程度与样品在腔内的位置以及腔长有关,通过改变样品在腔内位置,选择适当腔长以及包络拟合法可以减小样品失调对测量结果的影响.     

OBS网络中一种基于优先级和门限的偏射路由算法

为了解决偏射算法在偏射控制上的问题,提出了一种基于优先级和门限的偏射路由算法.该算法采用丢弃少量偏射的高优先级分割突发数据包来保证偏射路由上低优先级非偏射突发数据包的QoS.当冲突发生时,分割偏射优先级低的突发数据包,从而保护高优先级突发数据包|在偏射路由上,通过启用偏射检测函数来判断是允许偏射的分割突发数据包抢占资源或是丢弃偏射的分割突发数据包.仿真结果表明,虽然该算法增加了少量的端到端的传输时延,但这种算法可以很好地控制偏射突发对网络偏射路由上正常流量的影响,并且能够有效地降低整个网络的丢包率,很好地保护高优先级突发数据包的完整性.故这种方法能够有效地提高OBS网络的性能.     

自由载流子吸收损耗控制研究

利用数值方法研究了SOI脊形光波导损耗问题,重点讨论了PIN结构对自由载流子损耗控制的影响情况。研究表明SOI脊形波导在引入PIN结构后,偏置电压、入射光强和本征区宽度是影响自由载流子吸收损耗的主要因素,通过调整PIN结所加偏置电压、入射光强和本征区宽度,可以实现对脊形波导自由载流子吸收损耗的控制。计算结果可为硅基光调制器和拉曼激光器的设计制备提供一定的参考依据。