微环辅助Mach-Zehnder光调制器的线性特性

分析了有损耗的多环辅助Mach-Zehnder(MZ)光调制器,获得了在偏置点处令二阶和三阶高次项同时为零的方程,并在此基础上解得单环和双环辅助下的设计参量的解析表达式.利用解析式可方便地得到在偏置点处二阶和三阶高次项同时为零的高线性MZ光调制器的设计方案.同时对微环辅助MZ光调制器的特性进行了分析.     

硅基光波导开关技术综述

硅基光波导开关技术是公认的低成本光交换技术,在电信网络、数据中心和高性能计算领域中都具有非常广泛的应用前景.本文系统综述了近年来硅基光波导开关技术研究取得的主要进展,首先对马赫-曾德尔干涉仪型、微环谐振型和微电子机械系统驱动波导型三种硅基光波导开关技术进行了介绍,并对不同原理的光开关技术的应用场景进行了总结;然后讨论了影响大端口光开关性能的关键技术,特别着重于拓扑架构、无源器件和光电封装等方面;最后对硅基光波导开关技术的技术挑战和研究方向进行了展望,其对未来硅基全光交换技术的实用化具有指导性意义.     

氧离子注入隔离的全内反射型光波导开关

研制了一种全内反射型InGaAsP/InP光波导开关。采用氧离子注入形成的高阻特性来作为载流予注入区的隔离。由此获得陡峭的反射面,改善了光开关的性能。在入射光波长为1.3um,注入电流为32mAT得到光开关反射端消光比为18dB,无注入时的关态串话为-19dB.     

一种改进的2×2 SOI Mach-Zehnder热光开关

本文设计并制作了基于强限制多模干涉耦合器的2×2 SOI马赫-曾德热光开关.这种光开关采用了深刻蚀结构的多模干涉耦合器和输入/输出波导,较大地提高了干涉耦合器的性能并减少了连接耦合损耗.同时,在调制臂区域采用浅刻蚀结构,保持其单模调制状态.深刻蚀多模干涉耦合器具有优越的特性,在实验中测得不均衡度只有0.03 dB,插入损耗－0.6 dB.基于这种耦合器的新型热光开关,其插入损耗为－6.8 dB,其中包括光纤-波导耦合损耗－4.3 dB,开关时间为6.8 μs.     

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。     

光波导开关的最新进展

随着光纤通信技术的不断发展，作为光分插复用（OADM）和光交叉互联（OXC）核心器件的光开关作用日益突出。文章从开关单元结构、材料及调制机理三个角度对波导开关进行了划分，阐述了波导开关的基本原理以及当前的研究进展，对面临的一些技术挑战进行了分析，并提出了自己的观点。     

低功耗聚合物Mach-Zehnder热光开关

采用传统的半导体工艺制作了聚合物Mach-Zehnder型热光开关.利用扫描电镜观测波导形貌,通过红外摄像机观测波导的近场输出光斑,在通信波段1550nm波长下测试了器件的输出光谱.在电极上施加直流信号,测得热光开关的消光比为-15dB,驱动功率为16mW.引入直流偏置网络,获得了器件的开关特性曲线,经测量开关上升时间为1.2ms,下降时间为0.8ms.     

低功耗聚合物Mach-Zehnder热光开关

采用传统的半导体工艺制作了聚合物Mach-Zehnder型热光开关.利用扫描电镜观测波导形貌,通过红外摄像机观测波导的近场输出光斑,在通信波段1 550 nm波长下测试了器件的输出光谱.在电极上施加直流信号,测得热光开关的消光比为－15 dB,驱动功率为16 mW.引入直流偏置网络,获得了器件的开关特性曲线,经测量开关上升时间为1.2 ms,下降时间为0.8 ms.     

单块晶体2×2光开关

利用晶体的双折射和全内双反射现象以及晶体的电光效应 ,设计了一种单块晶体集成的 2× 2光开关 ,将一个电光调制器和两个光束分束器集成到一块铌酸锂晶体上 ,实现了光束合束、偏振态调制和光束分束三种功能。根据这种光开关的工作原理 ,给出两种开关结构 ,一种是易于级联的垂直入射结构 ,另一种是有较低操作电压的倾斜入射结构 ,并对倾斜入射结构的光开关进行了制作和测试。实验结果表明 :这种集成结构的 2× 2光开关操作电压低 ,串扰小 ,能量损耗小 ,抗干扰 ,稳定可靠 ,适用于各种光学互连网络。     

多模干涉型GaAs光功分器的研制

采用导模传输分析法设计了多模干涉型１×４ 光功分器。根据所确定的器件结构参数, 结合器件设计和制作过程中可能遇到的因素, 详细分析了器件中自映像效应多模波导的宽度和长度、波导的折射率等结构参数对器件性能的影响。进行了多模干涉型 Ｇａ Ａｓ １×４ 光功分器的制作和测试。测试结果表明, 所研制的器件实现了１×４ 光功分器功能。针对实验过程和测试结果中遇到的问题进行了讨论, 并提出了进一步完善器件性能的方法。     

GaAs／GaAlAs定向耦合器型行波调制器：1.设计

从理论上重点分析和研究了器件行波电极的微波特性，在半绝缘ＧａＡｓ衬底上设计了具有ｎ＾＋重掺杂外延层和共平面电极的ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ定向耦合器型行波调制器，针对实验中发现的行波电极上微波的高传输损耗问题。分析了起因并提出了器件的改进设计方案，从而设计出可达到３５ＧＨｚ带宽的高速调制效应的光波导调制器。     

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     

基于马赫-曾德尔干涉仪的1×8硅基热光开关

设计并制备了一种基于树形结构的1×8硅基热光开关,该热光开关由1个2×2和6个1×2马赫-曾德尔干涉仪的基本单元结构组成。该1×8硅基热光开关采用与互补金属氧化物半导体兼容的工艺制造。通过氮化钛加热器来改变波导的温度,利用硅的热光效应实现光开关功能。实验结果表明：在1550 nm工作波长下,该热光开关的平均片上插入损耗约为1.1 dB;所有输出端口的串扰都小于-23.6 dB;开关响应时间小于60μs。     

新型SOI基3×3多模干涉波导光开关的优化设计

提出了一种基于SOI材料的新型3×3多模干涉(MMI)波导光开关,在开关的多模波导中引入折射率调制区,利用硅的等离子色散效应改变多模波导局部区域的折射率,使得光场在传输过程中的相位发生变化,进而确定输出光场位置,实现开关功能。采用有限差分光束传播法(FD-BPM)方法对开关的各个状态进行了模拟和分析,并对器件的结构参量进行了优化设计,采用优化后的结构参量,开关可实现的最大消光比达到-17.27 dB。     

GaAs1×4Mach－Zehnder型光开关列阵研究

采用非对称Ｘ结耦合器设计并研制了ＧａＡｓ１×４Ｍａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒ型光开关列阵。简述了非对称Ｘ结和相应的光开关列阵的工作原理及器件的设计和制作过程。在波长为１．１５μｍ的光波下测量单元器件，得到了小于－２０ｄＢ的串音和小于１２Ｖ的开关电压，器件的光波导传输损耗约为７ｄＢ／ｃｍ。文中最后分析了导致器件中串音和损耗的各因素，并提出了可能的改进方法     

利用光折变晶体的电光、压电效应实现2×2光开关的原理

讨论了在光折变LiNbO3晶体中建立电场控制的 2× 2直通交换开关的原理设计方案。通过控制读出光栅时外加电场的大小使读出光满足或偏离布拉格条件 ,从而控制衍射效率为 1或 0 ,实现开关的交换和直通操作。全面考虑了电场作用下晶体的压电和电光效应 ,基于衍射效率公式和光栅的布拉格条件 ,给出了为获得最佳衍射效率比时外加电场及写入光束比与记录角度间的关系曲线     

实时图像边缘增强空间光调制器

光学相关识别中首先需要一个把非相干到相干光进行转换的输入图像转换器，然后，再进入输入图像的边缘增强预处理，我们研制的光寻址单晶硅液晶光阀能够同时完成这两项功能。给出图像边缘增强的实验结果。     

与偏振无关双向2×2和4×4自由空间光开关

利用成熟的偏振控制技术,设计了一种由偏振光分束器、相位型空间光调制器和反射镜构成的2×2光开关,该光开关所用器件少,具有结构简单紧凑、控制灵活方便、功能实现与信号光的偏振态无关以及可以双向交换等特点;在此基础上通过2×2光开关的串连,设计了一种与偏振无关的双向4×4光开关的实验模块,根据其路由选择与控制方法,得到了4×4光开关实现信号光全排列无阻塞输出与交换对应的路由状态表,并对该实验模块的功能实现进行了详细的分析与讨论。     

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。