收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

SOI集成光波导器件的基础研究

林志浪  
【摘要】:光电子器件的发展与应用推动着光通信系统的进步。SOI(Silicon-on-insulator)光波导技术同时具有优异的电学和光学性能,并且与成熟的硅基CMOS工艺完全兼容,是发展低成本的光子集成回路的重要趋势之一。光耦合器和可调式光衰减器都是密集波分复用(DWDM)光通信系统中必不可少的关键器件。本文围绕基于大截面SOI单模脊形光波导结构的弯曲波导、光耦合器和电光可调式光衰减器展开研制工作。 SOI光波导采用脊形波导结构可以实现大截面尺寸的单模传输。采用有效折射率方法分析了SOI脊形光波导的模式特性,得到了与已报道的实验结果相吻合的单模条件。利用有限差分方法,获得了SOI脊形光波导和标准单模光纤之间模场失配损耗与波导几何结构参数的关系,为优化波导结构参数,最大限度地减少耦合损耗提供理论依据。 在光子集成回路中。实现传输光场方向改变的波导弯曲是不可避免的。利用有限差分法光束传播法(FD-BPM)分析了曲线型SOI脊形弯曲波导和S型SOI脊形弯曲波导的损耗特性。利用时域有限差分方法(FDTD)分析了大截面的全内反射型90°SOl脊形弯曲波导的器件结构参数对器件性能的影响,为制备低损耗的弯曲波导提供了理论依据。利用硅反应离子刻蚀工艺实验制作了损耗为0.52dB的全内反射型90°SOI脊形弯曲波导。 利用FD-BPM方法模拟分析了Y分支SOI波导耦合器和1×2对称干涉SOI多模干涉耦合器的光场传输特性,分析了它们的波长带宽和制作容差性。在SIMOX SOI晶片上,实验制作了这两种集成光波导耦合器,得到比较均衡的功率输出。利用FDTD方法系统地模拟分析了大截面的T分支SOI波导结构的结构参数,光场传输特性和器件性能。T分支SOI波导耦合器具有较宽的波长带宽,制作容差性好,而且器件尺寸小,容易实现大的输出间距。在SIMOX SOI晶片上实验实现了相应器件,耦合器的平均附加损耗EL为1.61dB,输出不均衡度UF小于0.63dB。 采用常规硅CMOS工艺设计并制备了4×4SOI基电光可调式光衰减器的原型器件。光衰减器通过注入载流子的吸收实现对传输光场的衰减,采用PIN结构作为载流子注入结构。在工作波长为1.55μm时,原型器件单个通道可以获得13.9dB的最大强度衰减量,对应的功耗为355mW。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 I.P.Kaminow;光波导器件[J];中国激光;1980年Z1期
2 凤兰;吴根柱;霍海燕;;光束传播法在光波导中的应用[J];内蒙古石油化工;2010年24期
3 李国正;刘淑平;;GexSi_(1-x)/Si异质结脊形光波导结构参数的研究[J];半导体杂志;1996年04期
4 李锋;刘保亭;赵庆勋;闫正;;铁电薄膜光波导的研究进展[J];激光与红外;2006年09期
5 刘淑平;SOI脊形光波导结构参数的研究[J];光子技术;2001年02期
6 龚姣丽;杨盈莹;李志扬;;基于模式匹配法的平面波导光场分布分析[J];光学与光电技术;2006年01期
7 武继江,石邦任,孔梅;质子交换Y分支光波导弯曲损耗研究[J];光学与光电技术;2005年04期
8 张海廷;余国贤;刘晓红;李德隆;;BOA型铌酸锂光波导开关[J];北京邮电大学学报;1990年03期
9 郝寅雷;郑伟伟;江舒杭;谷金辉;孙一翎;杨建义;李锡华;周强;江晓清;王明华;;低损耗离子交换玻璃基光波导制备与分析[J];无机材料学报;2009年05期
10 于晓红;连洁;卢霏;宋平;高尚;;椭圆偏振法研究B离子注入LiNbO_3光波导的光学特性[J];人工晶体学报;2009年06期
11 陈昱;沈祥;徐铁峰;张巍;陈芬;李军;宋宝安;戴世勋;聂秋华;王占山;;硫系玻璃光波导研究进展[J];激光与光电子学进展;2011年11期
12 杨建义;冯浩;王明华;;有限差分光束传输法的分析[J];计算物理;1996年01期
13 ;光波导参数测试[J];中国光学与应用光学文摘;2007年01期
14 陈媛媛;杨笛;吴静珠;孙梅;;SOI光波导器件的研究进展[J];北京工商大学学报(自然科学版);2009年04期
15 张夕飞;马长峰;;基于3D-VTGM-SBPM平行定向耦合器模拟研究[J];光子学报;2006年02期
16 于荣金;集成光学的进展与现状——纪念集成光学诞生二十周年[J];光子学报;1990年02期
17 张夕飞;马长峰;;基于变量变换伽辽金法光波导半矢量分析[J];计算物理;2006年02期
18 明宪兵;卢霏;刘汉平;王磊;侯东超;刘祥志;张瑞锋;;MeV He~+离子注入氧化锌晶体光波导特性研究[J];中国激光;2009年02期
19 武继江;石邦任;郭丽君;;退火质子交换Y分支波导弯曲损耗分析[J];传感技术学报;2006年03期
20 王明华;郝寅雷;李锡华;周强;江晓清;杨建义;;离子交换玻璃光波导工艺与集成光学器件研究[J];红外与激光工程;2006年S5期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 冷月华;贾连希;胡挺;杨林;杨华军;;亚微米SOI光波导的模式及偏振特性分析[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年
2 阿布力孜·伊米提;肖开提·阿布力孜;麦麦提伊明·马合木提;Kiminori Itoh;;光波导乙醇气体传感器的研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(下册)[C];2006年
3 万莹;费旭;周金山;崔占臣;;用于制作光波导器件的新型高含氟光刻胶的合成与表征[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年
4 费旭;万莹;崔占臣;;用于制作光波导器件的含氟光刻胶的合成与表征[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2007年
5 费旭;胡娟;崔占臣;;含氟聚酯型聚合物光波导材料的合成[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
6 梁琨;陈旺;吴伯瑜;罗淑云;殷建军;叶钢;;聚合物绝热分叉型数字热光开关[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年
7 王明华;郝寅雷;李锡华;周强;江晓清;杨建义;;离子交换玻璃光波导工艺与集成光学器件研究[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集(E 光电子器件技术专题)[C];2006年
8 王玥;吴远大;李建光;安俊明;王红杰;张家顺;尹小杰;胡雄伟;;光敏性杂化SiO_2波导薄膜的制备、表征及应用[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(1)[C];2007年
9 李少荣;小石结;任豪;;高性能PPLN/QPM-SHG绿色激光器的开发[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
10 彭文彬;张先徽;王兴权;孙秀平;冯克成;;可见光域质子交换LiNbO_3光波导偏振器的研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张艳武;有机/无机复合材料光学性质及其可调控光波导器件[D];复旦大学;2008年
2 滕婕;聚合物基光波导器件研究[D];大连理工大学;2010年
3 隋国荣;光波导器件对接耦合的自动化技术研究[D];上海理工大学;2008年
4 衣云骥;聚合物平面光波导集成技术的基础研究[D];吉林大学;2012年
5 肖立峰;集成光学声光可调谐滤波器的研究及应用[D];天津大学;2007年
6 周海峰;新型硅基集成光子器件的研究[D];浙江大学;2009年
7 袁菁;离子交换光波导及光功分器仿真研究[D];华中科技大学;2007年
8 张小贝;微环谐振器及应用的理论与实验研究[D];华中科技大学;2009年
9 李康;光波导器件的高阶FDTD并行仿真分析[D];山东大学;2006年
10 姜伟;含硫氟代可自交联聚酰亚胺光波导材料的合成及性能研究[D];吉林大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄小濆;基于荧光光波导的探测光幕研究[D];合肥工业大学;2014年
2 王辉;全聚合物波分复用型光波导器件的研制[D];吉林大学;2013年
3 郝军;光波导中古斯汉欣位移的研究[D];上海交通大学;2010年
4 强薇;纳米多孔硅光波导器件的制备及其特性研究[D];东华大学;2013年
5 刘明芳;极坐标下二维逆矩阵法测量光波导折射率[D];吉林大学;2010年
6 姜国敏;磁光波导器件的若干基础研究[D];浙江大学;2011年
7 苗丹丹;新型聚合物光波导的研究[D];华中科技大学;2012年
8 李艾泽;含氟聚芳醚光波导材料的合成及其性能研究[D];吉林大学;2005年
9 孙静;标量FD-BPM研究高斯光束在二维及三维波导中的传播[D];河北工业大学;2006年
10 孙一;使用飞秒激光在玻璃中直写光波导[D];长春理工大学;2009年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 本报记者 刘洪宇;“光脑”渐近[N];中国计算机报;2009年
2 记者 陈峰华;两项目获贴息补助850万元[N];嘉兴日报;2009年
3 记者 陈峰华 通讯员 杨振武;嘉兴3家企业或“好事将近”[N];嘉兴日报;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978