基于绝缘体上硅材料的25通道200 GHz的阵列波导光栅

报道了基于绝缘体上硅材料的25通道、信道间隔200 GHz的阵列波导光栅, 分别优化了输入波导/输出波导/阵列波导间的最小间距 (Δxi/Δxo/d) , 及其自由传播区和阵列波导之间边界结构 (W2/L2/L3) .实验结果表明, 该阵列波导光栅的插入损耗为5～7 dB, 串扰为13～15 dB, 该阵列波导光栅的性能得到有效提升.同时也提出了减小插损与串扰的进一步优化方案.     

一种降低列阵波导光栅相邻信道串扰的方法

阵列波导光栅 (AWG)作为波长滤波器在光通信领域具有很大的应用前景。串扰是影响阵列波导光栅应用的重要因素之一。为了降低阵列波导光栅相邻信道的串扰 ,本文提出并研究了一种降低阵列波导光栅的新方法。该方法利用阵列波导光栅的衍射特点性 ,通过调节阵列波导光栅的自由光谱范围 (FSR)、罗兰圆焦距和阵列波导数目 ,使得各信道信号的输出极小值处于其它信道输出波导中心 ,无次极大处于其它波导中 ,从而降低了阵列波导光栅的串扰 ,特别是相邻信道之间的串扰。通过光束传播方法 (BPM)的模拟了具有不同FSR的 1× 16阵列波导光栅 ,结果显示 ,该方法能将相邻信道之间的串扰降低约 5 .7dB。     

用于FBG解调的AWG芯片的设计、仿真与制备

设计、仿真并制备了一种用于光纤布拉格光栅(FBG)解调的阵列波导光栅(AWG)芯片。该芯片基于SOI衬底进行制备,并在AWG的输入/输出波导、阵列波导与平板波导之间采用双刻蚀结构进行优化。经仿真,该AWG的插入损耗为1.5dB,串扰小于 -20dB,3dB带宽为1.5nm。优化后的AWG芯片采用深紫外光刻技术、电感耦合等离子体等技术制备。经测试,该AWG的插入损耗为3dB,串扰小于 -20dB,3dB带宽为2.3nm。搭建了基于该AWG的解调系统,解调实验结果表明,该系统在0.8nm范围内的解调精度可达11.26pm,波长分辨率为6pm。     

16×0.8nm硅基二氧化硅AWG性能优化

对设计的折射率差为0.75%的16×0.8 nm硅基二氧化硅阵列波导光栅(AWG),围绕插损和串扰问题,采用广角有限差分束传播方法(FD-BPM)进行了数值模拟和优化.通过优化在输入波导、阵列波导的喇叭口,得到了插损为1.5 dB、串扰为-48 dB的AWG,优化后的指标已达到商用要求.     

Optimization of 16×0.8 nm Si-based SiO_2 Arrayed Waveguide Grating

对设计的折射率差为0.75%的16×0.8nm硅基二氧化硅阵列波导光栅(AWG),围绕插损和串扰问题,采用广角有限差分束传播方法(FD BPM)进行了数值模拟和优化。通过优化在输入波导、阵列波导的喇叭口,得到了插损为1.5dB、串扰为-48dB的AWG,优化后的指标已达到商用要求。     

基于SOI的16通道200GHz阵列波导光栅

设计并制作了基于绝缘体上硅(SOI)材料的1×16阵列波导光栅(AWG).该AWG器件的中心波长为1 550 nm,信道间隔为200 GHz,采用了脊型波导结构.首先确定了波导的结构尺寸以保证单模传输,并利用束传播法(BPM)模拟了波导间隔、弯曲半径和锥形波导长度等参数对器件性能的影响,对器件结构进行了优化,同时也利用BPM方法模拟了器件的传输谱.模拟结果显示:器件的最小信道损耗为4.64 dB,串扰小于-30 dB.根据优化的器件结构,通过光刻等半导体工艺制作了AWG,经测试得到AWG器件的损耗为4.52～8.1 dB,串扰为17～20 dB,能够实现良好的波分复用/解复用功能.     

顶部平坦化32通道AWG的设计与研制

根据优化输入端多模干涉器(MMI)结构设计,研制出32通道50 GHz通道间隔、顶部平坦化的阵列波导光栅(AWG)器件。该器件的采用6μm×6μm折射率差为0.75%的Si基SiO2埋型波导结构,阵列波导数为130,罗兰圆半径为9 419.72μm,相邻阵列波导长度差为128.42μm。测试结果表明:AWG器件插入损耗(IS)为-5~-8.5 dB,串扰>-25 dB,3 dB带宽>0.25 nm。     

箱型光谱响应聚合物阵列波导光栅的研制

通过减少奇数阵列波导的芯宽度,同时增加偶数阵列波导的芯宽度的技术,构造了箱型光谱-选用氟化聚芳醚FPE聚合物材料,设计并制备了17×17信道箱型光谱响应阵列波导光栅(AWG)波分复用器.测试结果表明,器件的中心波长为1550.87nm,波长间隔为0.8nm,3dB带宽约为0.476nm,串扰低于-21dB,插入损耗为13～15dB.     

基于绝缘层上硅平坦化阵列波导光栅的单纤三向器

设计了基于绝缘层上硅(SOI)平坦化阵列波导光栅单纤三向器.三向器三个波长(1310,1490和1550nm)工作在阵列波导光栅的三个不同的衍射级数,并在阵列波导光栅的输入波导末端引入多模干涉器(MMI),实现了平坦响应的三波长波分复用.模拟结果表明基于这一设计的三向器3dB带宽为6nm,串扰小于-40dB,插损为5dB.制备的三向器经测试输出光场清晰,实现了三向器的功能.     

基于绝缘层上硅平坦化阵列波导光栅的单纤三向器

设计了基于绝缘层上硅(SOI)平坦化阵列波导光栅单纤三向器.三向器三个波长(1310,1490和1550nm)工作在阵列波导光栅的三个不同的衍射级数,并在阵列波导光栅的输入波导末端引入多模干涉器(MMI),实现了平坦响应的三波长波分复用.模拟结果表明基于这一设计的三向器3dB带宽为6nm,串扰小于-40dB,插损为5dB.制备的三向器经测试输出光场清晰,实现了三向器的功能.     

阵列波导光栅复用/解复用器光栅孔径对器件性能影响的数值分析

阵列波导光栅复用 /解复用器中波导光栅孔径是器件重要的结构参数 .波导光栅孔径数值有限 ,部分光场将因未被耦合进而损失掉 .同时引起输出波导接收端焦场变形 ,增加了器件串扰 .本文详细分析和计算了由于波导光栅孔径有限引起的光场损耗和信号串扰 ,选择适当孔径参数可使其引入的信号损耗和串扰降到足够低 ,以优化设计器件     

阵列波导光栅复用/解复用器光栅孔径对器件性能影响的数值分析

阵列波导光栅复用/解复用器中波导光栅孔径是器件重要的结构参数.波导光栅孔径数值有限,部分光场将因未被耦合进而损失掉.同时引起输出波导接收端焦场变形,增加了器件串扰.本文详细分析和计算了由于波导光栅孔径有限引起的光场损耗和信号串扰,选择适当孔径参数可使其引入的信号损耗和串扰降到足够低,以优化设计器件.     

17×17信道光谱响应平坦化的聚合物阵列波导光栅的研制

选用氟化聚芳醚FPE聚合物材料,设计并制备出了17×17信道光谱响应平坦化阵列波导光栅(AWG)波分复用器.实验测试结果表明,器件的中心波长为1550.83nm,波长间隔为0.8nm,3dB带宽约为0.476nm,插入损耗为13～15dB,串扰低于-21dB.     

多通道薄膜铌酸锂阵列波导光栅研制

基于薄膜铌酸锂材料平台，通过开发金属掩膜与ICP刻蚀相结合的波导制备工艺，研制出了8通道且通道间隔400 GHz的阵列波导光栅，器件整体尺寸为1.28 mm×1.38 mm。测试结果表明，该阵列波导光栅的串扰小于-15 dB，通道非均匀性小于0.5 dB。该器件为薄膜铌酸锂基波分复用技术积累了研制经验，并有望推进多通道微波光子模块的小型化应用。     

硅基二氧化硅阵列波导光栅相位误差数值分析

采用传输函数法对硅基二氧化硅阵列波导光栅(AWG)的相位系统误差和随机误差进行了详细的分析.系统误差的模拟结果表明阵列波导的有效折射率和相邻阵列波导长度差ΔL的偏移将会对使中心波长λ0偏离设计值,平板波导有效折射率、阵列波导的间距、罗兰圆聚焦长度R的偏移会使通道间隔偏离设计值.随机误差的模拟结果表明相邻阵列波导长度差、阵列波导中芯区折射率、芯区宽度、芯区厚度的随机波动对AWG的串扰影响较大,而波导上、下包层折射率的波动对AWG串扰影响较小.     

硅基二氧化硅阵列波导光栅相位误差数值分析

采用传输函数法对硅基二氧化硅阵列波导光栅(AWG)的相位系统误差和随机误差进行了详细的分析.系统误差的模拟结果表明阵列波导的有效折射率和相邻阵列波导长度差ΔL的偏移将会对使中心波长λ0偏离设计值,平板波导有效折射率、阵列波导的间距、罗兰圆聚焦长度R的偏移会使通道间隔偏离设计值.随机误差的模拟结果表明相邻阵列波导长度差、阵列波导中芯区折射率、芯区宽度、芯区厚度的随机波动对AWG的串扰影响较大,而波导上、下包层折射率的波动对AWG串扰影响较小.     

用于单片集成的InP阵列波导光栅设计和制备

InP 阵列波导光栅(AWG)是InP 基单片多波长转换器中的重要单元。采用深脊型波导结构,设计了一种10通道、通道间隔200GHZ(1.6nm)的偏振无关型InP基阵列波导光栅。采用外延技术、光刻、感应耦合等离子体刻蚀技术等在实验室制造出了这种AWG。经过测试,插入损耗约为-8dB,串扰小于-17dB,中心通道和旁边通道的通道均匀性基本上在3dB左右。     

箱型光谱响应聚合物阵列波导光栅的研制

通过减少奇数阵列波导的芯宽度,同时增加偶数阵列波导的芯宽度的技术,构造了箱型光谱. 选用氟化聚芳醚FPE聚合物材料,设计并制备了17×17信道箱型光谱响应阵列波导光栅（AWG）波分复用器. 测试结果表明,器件的中心波长为1550.87nm,波长间隔为0.8nm, 3dB带宽约为0.476nm,串扰低于-21dB,插入损耗为13~15dB.     

阵列波导光栅设计参数对串扰特性的影响

从理论上研究了设计参数对阵列波导光栅串扰的影响. 通过分析波导V值、波导阵列间距、罗兰圆输出端波导间距和阵列波导数目等设计参数对各个信道输出场的影响,研究了这些设计参数对阵列波导光栅串扰性能的影响.研究表明:增大V值、输出端波导间距和阵列波导的数目能够减小串扰;输出端波导间距和阵列波导数目增大到一定程度后,再增加时对减小串扰没有明显效果;为了保证单模传输,V值不能超过某上限值. 设计了一个16波长的阵列波导光栅,并用BPM方法进行数值模拟.由于BPM方法不能模拟大的角度变化,我们将阵列波导光栅的模拟分成两个部分:输入输出罗兰圆的模拟和波导阵列的计算.由于光波在阵列波导中的传播对串扰的影响只是在相位上,因此直接的数值模拟只模拟输入输出罗兰圆,而波导阵列的作用用一个相移来代替,并将其加入输入输出罗兰圆的模拟中.为了减少计算时间,只是在需要定量模拟的方面使用了密集网格,而在模拟各参数对串扰的定性影响时使用了较疏的网格.模拟结果与理论分析相符良好.(PD11)     

硅基二氧化硅阵列波导光栅相位误差数值分析

采用传输函数法对硅基二氧化硅阵列波导光栅(AWG)的相位系统误差和随机误差进行了详细的分析. 系统误差的模拟结果表明阵列波导的有效折射率和相邻阵列波导长度差ΔL的偏移将会对使中心波长λ0偏离设计值，平板波导有效折射率、阵列波导的间距、罗兰圆聚焦长度R的偏移会使通道间隔偏离设计值. 随机误差的模拟结果表明相邻阵列波导长度差、阵列波导中芯区折射率、芯区宽度、芯区厚度的随机波动对AWG的串扰影响较大，而波导上、下包层折射率的波动对AWG串扰影响较小.