新型结构超宽带LiNbO3电光调制器的优化设计

采用有限元软件对新型结构的铌酸锂电光调制器进行了优化设计.分析表明,采用脊波导和T型电极相结合的方式,能在保持高的特征阻抗的同时有效的实现相速匹配和有效降低电极损耗,从而较好的提高器件性能,是一种比较有潜力的调制器.利用优化结果,给出一种带宽达153 GHz,半波电压为8.55 V,特征阻抗为44 Ω的调制器的设计例子.     

应用HFSS和Designer对电光调制器的协同仿真

应用ANSYS公司的HFSS和Designer对一种内嵌共面波导电极结构的聚合物电光调制器进行了协同仿真,设计出了带宽为56 GHz的聚合物电光调制器.通过对光波有效折射率和微波有效折射率的优化,实现了速度匹配.同时利用协同仿真方法对电极进行了优化设计,实现了阻抗匹配并降低了微波损耗.结果表明应用协同仿真方法可以提高计...     

用连续波电光检测技术进行LiNbO3定向耦合波导调制器的场分布测量

本文介绍一种新颖的无损伤检测技术——连续波电光检测技术(OWEOP)对LiNbO_3定向耦合波导调制器模拟样品内场分布进行各种测量所获得的实验结果。采取了背射和端射两种测量方式,测出了波导电极条下,电极间隙区以及电极中断区电场的分布,并对实验结果进行了讨论。     

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.     

行波电极硅-有机复合集成电光调制器理论分析与实验研究

对基于行波电极的硅-有机复合集成电光调制器进行研究,构建调制器的波导电极结构模型,分析特征阻抗和微波有效折射率对调制器频率响应的影响。通过对电极结构的仿真优化,完成调制器芯片的设计与制备,研究电光聚合物材料的片上极化工艺,得到高性能硅-有机复合集成电光调制器。对研制调制器电极的电学S(Scatter)参数进行测试,分析得到的电极特征阻抗和有效折射率与仿真设计结果基本相符。测试得到电光调制器的3 dB带宽大于50 GHz。     

高速异型掺杂的硅基槽波导调制器

针对硅基单端推挽调制器的pn结结电容大、调制效率低的问题,设计出一种基于异型掺杂和槽波导结构的硅基调制器。通过槽波导结构和L型掺杂增大了耗尽区与光场相互作用,与传统脊波导相比,在相同调制效率下,槽波导的结电容降低了24%,带宽提高了32%。采用T型轨道的电极实现阻抗和折射率的匹配,4 V偏压下调制带宽达到42 GHz,实现了峰峰值电压V_pp=2 V驱动下70 Gbit/s的OOK信号调制,眼图消光比达5.2 dB。     

W波段电光相位调制器的设计与建模分析

W波段(2.73～4 mm)电光相位调制器(EOM)结构具有多参数和设计复杂的特点,参考共面波导传输线理论和EOM理论,结合三维电磁仿真高频结构仿真软件HFSS,对调制器进行有限元分析和计算。针对EOM几何结构中的关键参数,在4个维度上进行模型仿真计算,建立EOM的多维度数学模型。根据仿真模型,得到EOM几何结构参数与主要性能的变化规律,确立EOM的模型结构。通过结构优化,得到频率为100 GHz的EOM模型,调制器速率匹配,阻抗匹配,并且衰减较小。     

基于双缝隙结构的电光调制器设计与工艺实现

受铜线带宽小、延时大、功耗高的限制,下一代芯片互连较为可行的一种解决方式是采用光互连.调制器作为其中的关键器件,有重要的研究意义.设计了一种新型的硅基双缝隙波导电光调制器,该调制器结构采用法布里-珀罗微谐振器,依靠缝隙内高非线性聚合物的快速电光效应,通过外加电压达到调制效果.调制器结构包含了新型的一般微纳波导到双缝隙波...     

包层调制的聚合物电光调制器及其理论分析

器件损耗偏高是当前聚合物电光调制器的研究中需要解决的问题之一。在调制器的插损之中,波导传播损耗(包括吸收和散射损耗)的贡献举足轻重。特别是在追求高电光系数的材料同时,传播损耗也将会不可避免地增加。如何改善器件的损耗是聚合物调制器实用化的一个重要课题。为此提出了一种在波导包层中调制光波的设想。理论分析表明,这种方法能够大幅度降低波导传播性能,因而有助于改善器件损耗。由于包层中光波强度比芯层中要弱,因此在包层中调制光波会引起场—模交叠因子的弱化,但是优化计算发现,通过调节波导的尺寸尤其是芯层厚度可以控制交叠因子使其弱化程度降低到最小,在最优的情况下,场一模交叠因子可达0．89。随着波导传播损耗的降低,器件调制区的长度可以做得更长,有助于进一步降低器件的半波电压。     

Ultra-Broad-Band LiNbO3 Electro-Optic Modulators with Novel Complex Electrode

The characteristics of Z- cut LiNbO3 optical modulators with novel complex electrode are discussed by using the finite element method (FEM) and studied experimentally in this paper. The travelling wave electrode consists of upper and lower parts. It can easily realize phase velocity matching between microwave and optical wave and drastically reduce microwave electrode loss. An electrooptic modulator with larger than 100 GHz bandwidth and half wave voltage 6 V is designed, fabricated and measured. Vπ is 5.1 V and the attenuation coefficient a0 is 0.3 dB/(cm· GHz1/2 ). The experimental results show that the modulator has great potentiality for expanding bandwidth.     

电光调制器低频控制对受残余幅度调制影响的频率调制光谱线型优化研究

频率调制(FM)光谱技术中由于激光偏振态变化产生的残余幅度调制(RAM)使其在微量气体检测中的应用受到极大的限制。理论上详细分析了这一过程产生的原因,获得了存在RAM时FM光谱线型的表达式,同时给出N.C.Wong和J.L.Hall(W-H)方案抑制RAM后的FM光谱线型表达式;在实验上通过对乙炔气体的测量获得了存在RAM时的光谱线型,同时采用W-H方案对RAM进行了抑制,并获得了优化的光谱线型;最后基于理论结果对实验线型进行了拟合,两者差值小于信号峰峰值的4%。     

温度对铌酸锂电光相位调制特性的影响

利用折射率椭球基本理论对线性电光效应进行了分析,对单轴晶体铌酸锂电光相位调制器的温度特性进行了研究。通过计算机进行数值模拟计算,分析了加电场时光通过LiNbO3电光调制器后出射光的相位变化与温度间的关系,得出在横向和纵向调制中温度对相位改变的影响。研究发现,无论在横向还是在纵向调制下,入射光偏振方向不同但其各自受温度影响的相位变化趋势大体一致,即随着晶体中温度的增加而增大。计算结果表明,LiNbO3电光调制的最佳使用方案为：电场沿x主轴方向施加,入射光偏振方向为感应主轴x’方向,且LiNbO3电光调制器粟用横向相位调制方式。     

Si2N2O基体铌酸锂调制器有限元法研究

提出一种新型基于Si2N2O基体的LiNbO3行波调制器,利用有限元方法对该调制器进行数值分析并获得调制器的优化结构尺寸.该新型调制器带宽达到120 GHz,半波电压为3.5 V,特性阻抗为50.2 Ω.结果表明该调制器具有大的调制带宽和良好的阻抗匹配,在未来光通信中具有很好的应用前景.     

Ti:LiNbO3 Integrated Optic Electric-Field Sensors based on Electro-Optic Effect

The need for electric-field sensing technology has widely increased, playing a critical role in various scientific and technical areas. This article comprehensively reviews and compares Ti:LiNbO₃ integrated optic electric-field sensors, including the asymmetric Mach-Zehnder interferometer (MZI), 1 × 2 directional coupler (DC), and Y-fed balanced-bridge Mach-Zehnder interferometer (YBB-MZI), based on the operating principles, the electrical and optical performance, and measurements of each fabricated device. We also discuss future works to improve the sensitivity, operating stability, response speed, and bandwidth.     

超宽带聚合物调制器的优化设计

设计了一种以聚合物作为材料的低损耗、宽带宽的Mach—Zehnder光波导调制器。分析了调制器的脊波导的模式特性,设计了脊波导的结构,并使用BPM软件模拟了脊形波导的光场分布;通过对光场分布的分析,优化了脊形波导的宽度Wg,脊高6,芯层高度H。同时对聚合物调制器的电极进行了优化,包括电极宽度W和电极间距D,使得调制器有较小的导体损耗以及较好的阻抗匹配。并结合了脊波导的结构参数和电极的优化参数,给出了优化结果,它能够使微波的有效折射率与光波的有效折射率达到匹配,从而使带宽达到177GHz,导体损耗为0．2569dB／cm·GHz1／2。     

Finite Element Analysis of Field Pattern in Multiple Groove Guide

Rectangular groove guide with multiple grooves has been analyzed by finite element method (FEM) in this paper. The electrical field patterns of the dominant mode and the first higher-order TE mode have been presented for groove guide with single-, double-, triple-, and quadruple-rectangular grooves. The electromagnetic field of the dominant mode is distributed with a concentration in the groove regions, while the electromagnetic field of the first higher-order TE mode is mainly distributed in regions between grooves. The low loss characteristic has been found not only in single-groove guide, but also in multiple groove guide.     

Design of a Rectangular to Circular Groove Waveguide Transition by Finite Element Method

A rectangular to circular groove waveguide transition is described in millimeter-wave band. The transition maintains a constant cutoff wavelength. Using the Finite Element Method, the size of the variable cross-section throughout the transition are calculated and the transition is designed.