基于光子晶体慢光效应的三端口波分复用器的研究

基于光子晶体设计了一种并联的三端口解复用器,其中不同端口的波导宽度不同。这种解复用的机制是基于在不同的波导宽度下对波导频带中导模的调制作用。这种调制作用利用了光子晶体本身的频率敏感性和波导的慢光区域将需要解复用的波长从主波导中导出,也就是说,利用波导在慢光区域沿纵向较宽的电场空间分布将待解复用的波长从主波长中分离出。计算分析了该解复用器的光谱特性。可以看出利用这个机制并联更多不同宽度的波导还可以设计出多于三端口的解复用器。     

光子晶体波导与微腔耦合的三通道波分复用器

为了实现对光波有效的选择输出,并且使光波的带宽很小,设计了微腔耦合的三通道波分复用器。对该器件采用时域有限差分法和微腔与波导间耦合模进行研究。首先,根据微腔选择不同频率的光波,设计光子晶体滤波器模型。然后,基于光子晶体耦合模理论,由定向耦合波导和一个高品质因子微腔构成的波分复用器。最后,为了提高输出光的透射效率,在波分复用结构的主波导的输出端,增加五个介质柱,形成一个反射层。实验结果表明:此结构能够通过微腔选择不同频率的光波,经过优化设计后的波分复用模型,光波的透射率得到了提高,波长λ=1.763μm的光波达到透射率将近90%。在光子晶体中取多个微腔可以选择输出更多波长的光波,所以这种结构在光子晶体集成器件的制作上有很好的应用前景。     

基于二维分布阵列波导光栅的光波分复用器/解复用器

基于二维分布衍射光栅与平面波导概念,提出了基于二维分布阵列波导光栅的光波分复用器／解复用器。光波分复用器／解复用器利用二维衍射光栅的波长变化下光波的衍射路径由两个方向的色散值矢量合成决定这一特性,同时适当地控制其自由谱范围特性的设计,使其具有二维光波分分布特性,从而可以在输入和／或输出端设计二维输入／输出通道,大大增加波分复用与解复用的通道数的设计能力。对器件的特性与应用进行了讨论。     

阵列波导光栅在光纤通信网络中的应用

基于集成光学的N×N阵列波导光栅(AWG)是波分复用传输网络最成功的光滤波器之一,是光子网络的关键基础元件,它可用于光信号的复用、解复用、光路上/下分插复用、光交叉连接,波长路由等。 波长N×N复用/解复用器 N×NAWG具有波长间隔小、信道数多、串音较低、输出平坦等特点,是较为理想的波分复用全光器件。该复用器由N个输入/输出波导,两个会聚的平板波导和在相邻波导之间路径长度差△L恒定的阵列波导构成。输入光射入第一个平板波导并激励阵列波导,光通过阵列波     

低损耗高集成度氮化硅阵列波导光栅波分(解)复用器

氮化硅平台阵列波导光栅(AWG)波分(解)复用器具有损耗低、集成度高、温度敏感性低等优势。基于联合微电子中心有限责任公司(CUMEC)的氮化硅集成光子工艺平台,从波导传输损耗、阵列波导与平板波导模式转换损耗、截断损耗、泄漏损耗等方面对氮化硅基AWG波光(解)复用器插入损耗进行了优化,并采用标准CMOS工艺完成低损耗C波段AWG密集波分(解)复用器制备。该氮化硅基AWG密集波分(解)复用器输出通道数为16,输出通道频率间隔200 GHz。测试结果表明,该AWG波分(解)复用器的平均插入损耗为2.34 dB,1 dB带宽为0.44 nm,3 dB带宽为0.76 nm,串扰约为-28 dB。芯片尺寸为850μm×1700μm,较平面光波导(PLC)基AWG大大减小。     

基于阵列波导光栅的波分复用器件

阵列波导光栅波分复用 /解复用器有 N个输入端口和 N个输出端口 ,能同时传输 N2 路不同的光信号 ,除具有波分复用和解复用功能外 ,能灵活地与其它光器件组成多波长激光器、光路分插复用器、光路交叉连接器、波长路由器等波分复用器件 ,在光通信网络中有着广泛的应用前景。     

基于阵列波导光栅的波分复用器件

阵列波导光栅波分复用／解复用器有N个输入端口和N个输出端口,能同时传输N^3路不同的光信号,除具有波分复用和解复用功能外,能灵活地与其它光器件组成多波长光源、光路分插复用器、光路交叉连接器、波长路由器等波分复用器件,在光通信网络中有广泛的应用前景。     

不同介电常数材料光子晶体慢光特性研究

在研究光子晶体慢光波导中,能带结构和色散特性是两个最重要的问题.采用平面波展开法及相关的数学理论推导,研究不同的介电常数材料对光子晶体线缺陷波导中慢光传播性质的影响,对二维线缺陷光子晶体慢光特性进行模拟和计算.仿真结果显示:随着材料介电常数的增大,慢光波导的相对禁带宽度增加,缺陷模式导光频率降低,群速度减小.因此,选择...     

阵列波导光栅复用器的数学特性

叙述了基于阵列波导光栅复用器的结构与原理,在此基础上分析了其输入与输出信号的傅里叶变换、信号传输、信号循环移位,复用、解复用和波长路由的信号矩阵变换等光信号时空变换和光信号处理的数学特性,拓宽了阵列波导光栅波分复用器的应用领域。     

基于阵列波导光栅波分复用器的光交叉连接技术

分析了基于阵列波导光栅波分复用器的复用、解复用、波长路由功能的空间交换和波长交换光交叉连接节点的结构及其特点;由阵列波导光栅波分复用器输入与输出的矩阵变换关系,确定了空间交换和波长交换光交叉连接节点的波长路由关系,为实现节点波长传输路由的监控和管理提供了有效途径。     

Two-dimensional photonic crystal ring resonator-based channel drop filter for CWDM application

In this paper, a channel drop filter based on two-dimensional photonic crystal ring resonator (PCRR) is proposed. The proposed structure consists of bus waveguide, dropping waveguide and a ring resonator. We have focused on improving the dropping efficiency and quality factor of the structure by applying different optimization techniques. Optimized channel drop filter using PCRR is designed, and it is extended to drop three different channels by changing the inner rods radius in each ring resonator that act as a demultiplexer. As designed structure drops three different channels such as 1524, 1544 and 1565 nm, the band gap for the structure is calculated and observed by plane-wave expansion method. The normalized transmission spectra and resonance wavelengths for different radius are obtained using two-dimensional finite-difference time-domain method. The proposed PCRR-based demultiplexer has the channel spacing of about 20 nm which fulfils the requirements of coarse wavelength-division multiplexing systems. The size of the demultiplexer is small; hence, it can be utilized for photonic integrated circuits.     

基于三芯光纤的波分解复用器的研究

本文设计了基于常规线型排列三芯光纤的新型波分解复用器,比起基于多芯的光子晶体光纤的波分解复用器,该波分解复用器有着容易制作,且易于与常规光纤对接的优点。由耦合理论可知,对于两个失配的平行光波导,两波导的模式耦合是不完全的。通过设计使两个非对称平行光波导在某波长上传播常数匹配,此时两个波导就可完全耦合,从而实现滤波。通过选择合适的光纤长度,使得在光纤的输出端,不同波长的光从不同的波导端口输出,实现波分解复用的功能。本文利用全矢量光束传播法仿真发现,在1cm处可以实现波长1.31um和1.55um光的解复用。     

Investigation on 2D photonic crystal-based eight-channel wavelength-division demultiplexer

In this paper, eight-channel wavelength-division demultiplexer (WDDM) is proposed and designed using two-dimensional photonic crystal (2DPC) ring resonator whose corresponding functional parameters such as transmission efficiency, resonant wavelength, Q factor are investigated. The proposed structure consists of bus waveguide, dropping waveguide and square ring resonators. Eight different channels are dropped by altering the cavity size and radius of the defect rods. The plane-wave expansion (PWE) and finite-difference time-domain (FDTD) methods are employed to analyse the photonic band gap (PBG) of periodic and non-periodic structure and to arrive normalized transmission spectra, respectively. The resonant wavelengths of eight-channel demultiplexers are 1496.9, 1502.3, 1506.9, 1512.3, 1515.0, 1520.4, 1525.3 and 1530.6 nm. The average transmission efficiency, Q factor and spectral width of proposed demultiplexer are 81%, 825 and 1.8 nm, respectively. The mean channel spacing is about 4.2 nm. The size of the demultiplexer is small; hence, it can be utilized for photonic integrated circuits (PIC).     

一维光子晶体慢光波导的FDTD研究

设计了一种新型一维光子晶体慢光波导结构。在常规波导一侧进行了特殊的设计,使波导具有周期性结构,从而具有特殊的色散关系,获得慢光效应。基于麦克斯韦方程利用平面波展开法对光子晶体慢光波导的色散关系进行了分析,获得了波导模以及相应的慢光频率。并利用时域有限差分法（FDTD）对脉冲在波导的传播进行了时域上的模拟,对慢光效应进行验证。     

基于液体选择填充光子晶体光纤的波分解复用器研究

设计了一种基于液体选择填充三芯光子晶体光纤的1.31/1.55um波分解复用器。中间为缺失一个空气孔的普通二氧化硅纤芯,左右两纤芯填充了不同折射率的液体材料。根据光纤的消逝场耦合的模式理论,不对称相邻波导存在波长相关耦合。不同填充折射率的两纤芯与中间纤芯分别耦合,构成两个不同响应波长的光滤波器。通过选择合适光纤长度,可实现不同波长光的分离。采用全矢量有限元法分析了光纤的传输特性,讨论了填充不同折射率液体时波导间的模式耦合,得到了其匹配波长与耦合长度。基于光束传播法仿真发现,长度为4.88 mm的光纤能实现1.31/1.55 um波长光的解复用。     

基于光子晶体方形谐振器的可调谐光信号分离器

在二维光子晶体结构中通过调节光子晶体方形谐振器PCSRs(Photonic Crystal Square Resonators)与波导的耦合长度、耦合宽度、及其耦合柱半径优化设计了光信号分离器.借助于CMT(Coupled-Mode Theory)理论定性分析了两个PCSRs存在相互作用时,结构中波导与谐振腔之间的电磁波耦合性能,用FDTD方法研究了两信道传输工作特性.表明在设计的参数范围中,基于PCSRs的信号分离器具有高正规化传输率、窄带宽、平稳的信号传输强度,中心波长调谐范围宽的特性.该类结构可用于同一中心波长信号的功率二等均分,也可用于不同中心波长信号的分离.该微型结构在片上的光路设计将是一类有潜力的构筑模块,适于光通信领域波分解复用设计、光路集成设计等方面.     

带有光子晶体波导的微型随机激光器研究

文中采用有限时域差分(FDTD)法研究了ZnO随机介质与光子晶体波导相结合的微型激光器的辐射特性和频谱特性,用平面波展开法分析了光子晶体能带特性。数值研究结果表明:由于光与随机介质相互作用,使得光在该微型激光器中放大,损耗减小,存在较长滞留时间,同时随机介质局域光的能力变强,激光的阈值降低,而且含四方格子结构光子晶体的激光器具有良好的激光特性和调制作用。该新型器件的设计与研究将为研制可嵌入集成光子芯片的、低阈值的微型激光器提供理论基础。     

Analysis of a tunable multichannel two-mode-interferencewavelength-division-multiplexer/demultiplexer

An integrated optical multichannel wavelength-division multiplexer/demultiplexer for a single-mode fiber system is investigated by the beam propagation method (BPM). Important wavelength characteristics of dual-channel two-mode-interference (TMI) multiplexer/demultiplexer waveguide with and without electrode are studied and general design guidelines for realizing multichannel multiplexer/demultiplexer are given. Design and simulation of four-channel TMI multiplexer/demultiplexer are discussed     

复合结构光子晶体耦合腔波导慢光特性研究

为了设计能够传输宽带低色散慢光的光子晶体波导,以三角晶格圆形介质柱光子晶体结构为基础,使用圆形散射元和椭圆形散射元进行周期性排列,采用平面波展开法对所设计的耦合腔波导进行了仿真分析。结果表明,调整缺陷行椭圆形散射元长轴R_a可以使导模最大群速度从0.035c降低到0.01c,调节缺陷行短轴R_b的值,可以再次降低导模群速度;通过改变微腔周围第1排两种散射元的面积比,能够得到最大群速度0.0065c,波长范围为3.25nm的低色散慢光;将所设计的耦合腔应用于光缓存中,计算得出缓存时间为76.82ps,存储容量达到了15.56bit。这项研究对新型光子晶体慢光器件的设计和应用具有参考意义。