用于SOI脊形波导的模式匹配器的设计

引入4种不同形状的模式匹配器，提高了SOI(Silicon—On—Insulator)脊形波导和单模光纤(SMF)的耦合效率。用三维束传播法(BPM)和重叠积分方法对这4种模式匹配器进行了结构设计和性能分析。结果表明，这4种模式匹配器对提高耦合效率的能力几乎相同；经过结构优化后，模式匹配器的耦合效率约提高了0．5dB；当模式匹配器长度大于800μm时，耦合效率几乎不随长度变化，因此模式匹配器长度取值应大于800μm。最后分析了封装对准中的对准精度要求。若要求附加损耗小于0．3dB，对准偏差须小于lμm。     

减小SiO2光波导表面粗糙度的ICP干法刻蚀工艺研究

波导表面粗糙度引起的散射损耗是SiO2光波导传输损耗的主要来源,通过降低表面粗糙度可以获得低损耗SiO2光波导。通过优化ICP干法刻蚀工艺的各参数(如温度、压强、气体流量、感应/偏置功率等)获得了低粗糙度的SiO2光波导,并采用SEM和AFM对刻蚀表面粗糙度进行了定量测试。采用优化刻蚀工艺可将表面粗糙度从35.4nm降低到3.6nm,波导传输损耗约为0.1dB/cm。     

AWG器件设计方法的改进和器件性能分析

采用2点及3点Stigmatic points方法设计阵列波导光栅（AWG）器件，对传统的Rowland圆结构设计做了改进。比较分析了传统设计和改进设计AWG器件的像差，讨论了阵列波导的接收孔径及输入光信号的等效高斯光束发散角对AWG器件性能的影响。指出了传统的Rowland圆结构设计在设计高通道数AWG器件时存在的边缘通道性能劣化问题，采用多点Stigmatic points方法设计能很好地解决这一问题。     

基于绝缘体上硅脊型纳米线光波导方向耦合器的TE/TM偏振分束器

利用有限元方法和时域有限差分方法,优化设计了一种结构紧凑的基于绝缘体上硅脊型纳米线光波导方向耦合器的TE/TM偏振分束器。考虑到方向耦合器的波导间隙较小时制作工艺较为困难,且模式失配会引入一些损耗,因此波导间隙取约100nm较为合适。通过优化脊型纳米线光波导的几何尺寸(脊高和脊宽)、耦合区波导间隙,使得偏振分束器长度最短。数值计算结果表明经过优化的偏振分束器最短长度大约为17.3μm,偏振分束器的消光比大于15dB时,波导宽度制作容差为-20～10nm,带宽约为50nm。     

硅基底平面波导光通讯集成器件的模拟、设计及工艺

随着平面波导制作工艺的日益成熟 ,制造精度的不断提高 ,成本的持续下降 ,平面波导光集成器件尤其是 Si基底上 Si O2 平面波导集成器件在光通信系统中的应用更加重要和广泛 .Y分支分束器、MMI耦合器、阵列波导光栅 (AWG)和蚀刻衍射光栅 (EDG)等平面波导集成器件正扮演着越来越重要的作用 ,BPM等数值计算方法在这些器件的设计和模拟中也起了重要作用 .本文就此作了一些探讨 .     

基于FD-BPM方法的阵列波导光栅模拟

给出了一种采用FD-BPM方法对整个阵列波导光栅(AWG)器件进行方便而精确地模拟的方法和一个AWG设计实例的模拟结果,并对模拟结果进行了分析.由模拟得到的器件基本参数与实际设计值符合得很好.     

一种计算单模波导输出的快速方法及其在结构优化中的应用

提出了一种快速准确的新方法,用以计算入射场耦合到波导的能量.这种方法将BPM(beam propagation method)和叠加积分法结合起来,克服了单独用BPM计算场分布的效率较低的缺点,同时也克服了叠加积分只适用于计算规则波导的缺点,该方法称为正交过滤法.用这种快速方法对星型耦合器中输出波导的锥形波导形状曲线进行优化以获得最大的耦合能量.     

弯曲波导中基于PML边界条件的柱坐标广角BPM

给出了基于完美匹配层边界条件(PML—BC)的柱坐标广角波束传播方法(BPM)。用(2，2)阶Pade近似的广角BPM对光在弯曲波导中的传输特性进行了计算和分析，获得了比近轴BPM更精确的结果。采用了PML—BC，减小了边界反射，获得了比透明边界条件(TBC)更好的结果。     

硅基片上复用—解复用技术与器件

近年来,随着云计算、数据中心的迅速发展,光互连凭借其在功耗、速度和带宽等方面具有电互连无可比拟的诸多优势,获得越来越多的关注。为了充分发挥光互连带宽优势,发展波分复用（WDM）、偏振复用（PDM）以及模式复用（MDM）等技术是一种有效途径。而将多种复用方式综合运用则可形成一种多维混合复用技术,从而显著提升光互连通道数量和传输容量。鉴于片上集成（解）复用器是实现多通道并行传输复用系统的关键器件,着重介绍总结了基于硅光子技术实现的超小型片上集成（解）复用器件的进展,包括WDM、PDM、MDM复用—解复用器件以及混合复用—解复用器件。     

用MMI实现的平顶型AWG的特性分析

引入归一化偏移和归一化间距,利用高斯近似得到阵列波导光栅(AWG)的频谱响应,从而分 析了展宽系数、品质因数、插损与归一化间距的关系。给出一个实例,取归一化间距为0.707,对应的展宽系数约为2,插入损耗IL约为2dB,并用光束传输方法(BPM)进行了验证。