传输矩阵法分析多环高阶谐振滤波器特性

与输入／输出波导耦合的环型谐振腔能形成结构简洁、性能良好、集成度高的信道滤波器。为实现通带内频率响应平坦度高、滚降时间快的滤波效果,采用多环结构形成的高阶滤波器。利用传输矩阵法推导了环与环问通过串联耦合和并联耦合两种方式形成的多环高阶谐振滤波器的传输甬数公式。对于并联耦合结构,通过优化直接影响下话路滤波特性的环与环间直波导的长度,实现了下话路光谱的对称性。对于串联结构,影响其特性的主要因素为环与环间的耦合系数．要实现最大平坦的通带特性,通过数值计算得出各个环间耦合系数必须从中间到两侧对称增加的特性。     

耦合系数对串联双微环谐振器滤波特性的影响

多个光波导微环谐振器的组合可扩展自由光谱范围和改善滤波特性。推导了串联双微环谐振器中两个微环与直波导的耦合系数不限定为相同时的理想耦合条件,针对无损耗情况时光从与小环耦合的直波导入射的情形,计算了理想耦合条件下主谐振峰带宽、形状因子以及伪模的峰值透射率随耦合系数变化的情况,显示了耦合系数对滤波特性影响的规律。计算分析表明,当两个微环与直波导的耦合系数不相等时,可以取得较为均衡的良好滤波特性,同时有更多的设计灵活性。     

信息动态

太赫兹频段缺少有效的有源器件模型是制约硅基太赫兹集成电路快速发展主要阻碍.介绍了微环谐振器的工作原理及分析方法,研究了耦合系数和损耗系数与微环传输特性的关系,使用硅基材料设计了一种串联三微环结构的硅基太赫兹谐振器模型,通过改变微环的传输损耗系数、耦合系数,运用有限差分数值计算方法模拟得到微环谱线和延迟特性曲线,分析其对传输特性的影响,优化微环谐振器的参数设计,得到高性能的硅基太赫兹集成器件.     

基于环形谐振腔和Sagnac环的光学交错滤波器设计

文章提出一种基于环形谐振腔和Sagnac环的光学交错滤波器,该滤波器是在常规Sagnac环的腔内耦合一个具有单偏振特性的环形谐振腔而构成的.利用环形谐振腔的非线性相位特性来改变偏振光的相位延迟特性,从而实现了具有近似矩形结构的偏振无关的光学交错滤波光谱.     

波导微环共振滤波器的滤波特性分析

根据波导耦合模理论详细研究了微环共振滤波器的滤波特性,分析了单环、串联双环、串联三环结构等波导微环共振滤波器的滤波特点。通过模拟计算发现,滤波带宽平坦化程度和信道串扰大小主要依赖于由波导构成的各方向耦合器之间的功率耦合比k,同时微环波导的损耗是器件滤波特性劣化的重要原因。在一定优化参数条件下,多环结构的滤波效果优于传统单环结构,并且各方向耦合器功率耦合比k值的优化取值范围扩大,降低了器件工艺实现难度。     

聚合物双环谐振滤波器的研究

设计了一种基于多模干涉(MMI)耦合输入/输出结构的跑道型双微环串联谐振滤波器,并采用紫外光敏聚合物材料SU-8作波导芯层,聚合物CYTOP为下包层,在硅基底上完成了器件的制备.器件的波导端面尺寸为2 μm×1 μm,与设计值相符,扫描电镜显示所制备的器件波导侧壁陡直度较高.直波导传输损耗的测试结果表明,在1550 nm波长,直波导传输损耗约为2.0 dB/cm.测试并获得了多模干涉结构和器件的通光及输出光谱图\.测试结果表明,MMI结构在较宽的波长范围内实现了接近50∶50的功分比,微环谐振滤波器的通光性能良好,实现了滤波功能,器件的自由光谱区FSR实际值约为0.94 nm,与设计参数值很接近.研究结果表明采用聚合物SU-8制备小波导尺寸微环谐振器的器件简便可行.     

内嵌光栅微环型三维立体功分/波分器

基于消逝场耦合原理、微环谐振原理和光栅反射原理,设计了一种内嵌光栅微环型三维立体功分/波分器结构。该结构采用以内嵌光栅的微环滤波层为中间层,上下两层输出波导层关于中间层对称的三维立体集成结构,使得器件同时具有滤波和功分的功能,提高了器件的集成度,级联光栅的嵌入则提高了器件的滤波特性。理论分析结果表明,该器件结构具有良好的滤波特性,并且能实现3种不同功率光信号输出。     

采用单环微谐振器的光滤波器特性及其局限性

对采用单环微谐振器的光滤波器的特性进行了分析。在给出的传递函数和相关特性公式基础上，分析了出／入环光耦合系数与通带带宽和通带消光比间的关系，指出了它们之间、以及与自由谱范围间存在的相互约束；分析并给出了单环光滤波器的通带带宽比例，带宽比例值不依赖于任何器件结构参数，是限制单环微谐振器作为实用光滤波器的主要因素；分析了存在于微环中光的损耗对单环光滤波器输出的影响，小的光损耗即会导致滤波响应的巨大衰减，大的光损耗则更是会导致带宽的展宽和带宽比例值的增大。     

一种基于掺铒光纤光栅环的微波光子滤波器

在深入研究掺铒光纤和光纤光栅的基础上,提出了一种基于掺铒光纤光栅环的微波光子滤波器结构模型。根据信号流程图得到了该微波光子滤波器的传输函数,讨论了光纤耦合器的耦合系数、掺铒光纤增益、光纤光栅反射率和光纤环长对系统传输性能的影响。通过理论计算和仿真分析可知,在光纤耦合器的耦合系数为0.5、掺铒光纤增益为2、光纤光栅反射率为1时,得到的微波光子滤波器的滤波效果最好。     

一种基于掺铒光纤光栅环的微波光子滤波器

在深入研究掺铒光纤和光纤光栅的基础上, 提出了一种基于掺铒光纤光栅环的微波光子滤波器结构模型。根据信号流程图得到了该微波光子滤波器的传输函数, 讨论了光纤耦合器的耦合系数、掺铒光纤增益、光纤光栅反射率和光纤环长对系统传输性能的影响。通过理论计算和仿真分析可知, 在光纤耦合器的耦合系数为0.5、掺铒光纤增益为2、光纤光栅反射率为1时, 得到的微波光子滤波器的滤波效果最好。     

基于微环腔型光滤波器的新型气体传感器研究

基于微环腔型光学滤波是一项正在发展中的新型气体传感技术,在工业生产、环境保护和医学等领域具有广阔的应用前景.利用微环状波导腔构成气室的吸收光谱型气体传感器具有结构紧凑、波长选择性良好等优点.通过气体吸收光谱及微环腔特性的计算和分析,对基于微环腔型光滤波器的新型气体检测传感系统的设计进行了研究和探索,分析了微环尺寸与其谐振波长、自由光谱范围之间的关系.     

用于传感的聚合物微谐振环的研制

对一种用于传感的聚合物微谐振环进行了研制.器件为多模耦合器结构,作为微谐振环的输入/输出耦合结构.微谐振环采用跑道形结构.首先分析了器件的原理,给出了器件的优化设计参数.采用紫外光敏材料SU-8和CYTOP作为波导芯层和下包层材料,制作了上述结构的微谐振环器件,并进行了测试.扫描电镜的结果显示,所制备器件的整体形貌比较清晰,波导结构均匀光滑,侧壁陡直度较高.采用截断法测得单模直波导的传输损耗约为2.2 dBcm.对多模耦合器(MMI)结构和弯曲波导的测试表明,MMI结构在较宽的波长范围内实现了接近50:50的功分比,且损耗较低,而纯弯曲波导结构的通光性能良好.测量得到的器件谐振输出光谱表明,器件在主谐振峰处的插入损耗约为38dB,自由光谱区(FSR)约为1.87nm.过数据处理分析得到弯曲波导的传输损耗约为5.2 dB/cm.提出了进一步降低器件损耗、改善器件性能的措施.     

热光聚合物微环谐振腔滤波器的研究

设计并制备了一种热光聚合物微环谐振腔滤波器。微谐振环采用跑道型结构,通过光束传播法(BPM)对其弯曲半径进行了设计和优化。采用传统的接触式光刻曝光工艺制备了微环谐振腔滤波器并对其进行了光谱测试,实验结果表明,所设计的器件在1 550nm附近的自由光谱范围(FSR)为112pm,消光比约为12.8dB,3dB带宽约为0.026nm,品质因子Q为5.96×104,调制效率是6.13pm/mW;同时测量了器件的响应时间,得到的响应时间约为1.5ms。     

Study of energy transfer in silicon-based micro-ring resonators

Physical model, time-domain model, transmission spectra and energy transfer diagram of silicon-based micro-ring resonators based on the parallel waveguide structure are analyzed in this paper, in which transmission spectrum is ob- tained by Matlab, and the energy transfer process is analyzed by Rsoft. According to the analyses of the models and results, the energy transfer process in this type of resonator is clear to a great extent. The experimental results show that when the input signal is stable, the energy of the micro-ring resonator and the drop port tends to be steady after the input optical signal is coupled in the coupling region, which proves that the silicon-based micro-ring resonators can select specific optical signal if the input optical signal satisfies the resonance condition. However, if the resonance condition is not met, filtering function, optical switch function and signal selection function can be realized. Therefore, the analysis and simulation of energy transfer in silicon-based micro-ring resonators can not only enrich the silicon micro-ring resonator theory, but also provide new theoretical basis and method for the design and optimization of ex- isting, ontoelectronie devices.     

基于Mach-Zehnder结构微环谐振腔全光逻辑门的研究

为了解决全光逻辑门结构所需抽运能量过大的问题,提出了一种基于Mach-Zehnder结构微环谐振腔的全光控制逻辑门结构。通过在微环波导上加入空气孔加强对光的限制,增强了带边附近的3阶非线性效应,从而减小达到所需相移的抽运能量。将微环谐振腔与Mach-Zehnder结构结合,采用光学Kerr效应控制不同微环内相移的改变,从而实现不同逻辑门功能。同时进行了理论分析与仿真验证,计算了不同尺寸空气孔对于结构的影响,并对于不同逻辑功能的控制方法,验证了结构的可行性。结果表明,这种逻辑门结构所需抽运能量不超过10dBm,延迟处于皮秒量级,速度快,器件的尺寸处于微米量级,该结构可以同时实现不同的逻辑门状态,对于全光网络的研究有指导意义。     

C波段LTCC宽边耦合叠层滤波器设计

C波段LTCC带通滤波器的设计,由于其谐振器采取集中LC元件,其Q值偏低,且LTCC厚膜集中元件大小在C波段相对偏大,为此在设计方面主要考虑利用传输线结构的分布参数谐振单元。分布参数宽边耦合谐振单元耦合系数大,特别适合中宽带滤波器设计。文章根据滤波器指标要求,通过电路综合出滤波器的耦合系数及外部Q值。然后利用LTCC多层优势,实现宽边叠层耦合谐振单元的C波段滤波器。     

Optical mm-Wave Signal Generation by Frequency Quadrupling Using an Optical Modulator and a Silicon Microresonator Filter

By adjusting the direct current (dc) bias on an electrooptic modulator to suppress the first-order sideband and subsequently using a double-waveguide micro-ring resonator to filter out the optical carrier, millimeter (mm)-wave signal was generated at a frequency of four times the 10-GHz local oscillator. A monolithic integrated silicon-based optical mm-wave signal generator by frequency quadrupling is proposed. A silicon integrated microresonator filter was fabricated and its design parameters are given. High extinction ratio optical mm-wave signal was obtained. The single sideband noise spectrum of the generated 40-GHz optical signal was measured, showing similar performance when compared with that generated by a radio-frequency synthesizer.      

Tunable optical filters using compound ring resonators for DWDM

The device is based on a loop mirror in a ring resonator. The loop mirror allows tuning by changing the coupling coefficient of a directional coupler. The loop mirror is implemented using a Sagnac configuration to have the same optical path between the signals to be interfered (copropagating and counterpropagating ones). The filter structure allows optical integration for having higher free-spectral ranges. Simple design equations for the filter parameters and the tuning are reported. Measurements on a passive optical fiber tunable filter are presented. There is a good agreement between measurements and theory.     

光通信网络中的信号导向逻辑器件设计

基于"导向逻辑"设计了一种应用于光通信网络的新型光信息流导向器件。采用微环谐振器作为光波导元件,应用折射率调制机理,实现了基于聚合物基的多功能电光逻辑门。通过改变不同端口的逻辑输入分别实现了"与/非"、"或/或非"和"同或/异或"等多种状态的光开关逻辑运算。静态仿真确定了微环谐振器的工作波长,验证了器件具有高速率逻辑运算功能。该器件可用于大规模光学集成电路中,实现高速光信号的调制输出。