摘要：为了研究和论证锗硅材料体系在器件的工艺制备和理论性能上的优势,拓展锗硅量子阱结构的应用范围,采用数值仿真结合实际器件制备的方法,进行了理论分析和实验验证,设计了一种基于Ge/SiGe非对称耦合量子阱材料的光学相位调制器,并在实验测试中验证了该理论的正确性。结果表明,当电场超过40 kV/cm时,该材料在1450 nm波长处可以达到最高0.01的电致折射率变化;经测试发现,实际制备的器件在1.5 V的反向偏置电压下,实现了1530 nm波长处2.4×10^(-3)的电致折射率变化,对应的VπLπ=0.048 V·cm,在同类型锗硅光调制器中达到了先进水平。该研究为硅基集成光调制器的进一步发展开辟了新的方向。

摘要：从理论上重点分析和研究了器件行波电极的微波特性，在半绝缘ＧａＡｓ衬底上设计了具有ｎ＋重掺杂外延层和共平面电极的ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ定向耦合器型行波调制器。针对实验中发现的行波电极上微波的高传输损耗问题，分析了起因并提出了器件的改进设计方案。

摘要：锥形多模干涉耦合器克服了传统多模干涉(MMI)耦合器结构尺寸大的缺点,满足当前集成光器件高集成度的要求,其成像特性对设计基于它的集成光器件至关重要。根据多模干涉耦合器的自映像原理,对锥形多模干涉耦合器成像特性进行分析,发现成像特性与输入场位置、位置数、多模波导初始宽度及渐变率等参量密切相关,得到成像位置的解析表达式并总结出规律。最后采用导模传输分析法进行数值模拟和有限差分束传输法(FDBPM)进行仿真,验证了理论分析的正确性。根据成像位置表达式和规律,得到锥形多模干涉耦合器的一般成像特性,为用锥形多模干涉耦合器设计集成光器件的研究提供了理论依据和设计参考。

摘要：设计了一种新型改进结构马赫-曾德尔干涉(MZI)电光开关,即在传统结构MZI电光开关中,使用一个相位发生器(PGC)取代一个3 dB耦合器。给出了改进器件的模型和工作原理,导出了振幅传输矩阵,分析了相移补偿原理和开关条件,优化了结构参数,模拟了传输功率、输出功率、输出频谱、插入损耗、串扰等特性。仿真结果表明,所设计器件的开关电压为2.445 V,开关时间为18.1 ps,拓展后的输出频谱为110 nm,工作波长在1492≤λ≤1602 nm范围内,器件的插入损耗小于2.24 dB,串扰小于-30 dB。设计结果与基于光束传播法(BPM)的Optiwave软件模拟结果吻合较好。

摘要：为了提高稀疏光学相控阵的精度和效率,采用输出波导间隔成余弦分布的结构,基于绝缘体上硅平台设计出1×16光学相控阵;结合有效折射率法和2-D有限差分传播法进行了远场强度分布仿真模拟。结果表明,边瓣抑制比从89.72%减小到41.46%,主瓣半峰全宽从1.20°被压缩到0.81°;这种设计方法能够显著抑制栅瓣,进一步压缩主瓣。该研究在机器人避障、无人驾驶、目标探测等光束偏转领域将有广泛的应用前景。

摘要：可调光功率分束器是集成光子系统中的重要功能器件,其光功率输出具有动态可调控特性,诸多光子系统对其有着广泛需求.本文基于空隙槽型Y分支波导结构,利用热膨胀效应,提出了一种新型可调光功率分束器实现方法,通过调控温度来改变分支处空隙槽的宽度,以实现其分支波导的光功率输出的动态变化.采用有限元方法,对其热膨胀形变和光学性能进行了模拟分析.其模拟结果表明,该器件能实现大范围光分束调控,且对波长和偏振态依赖性低;同时,该器件具有结构简单、易于设计和制作、易于调控等优点,这种新型器件在各种光子系统中具有重要应用前景.

摘要：讨论了由45°非互易模变换器与45°互易模变换器构成波导型光隔离器时两者之间须满足的条件,并由此设计了一种新型的相位自补偿磁光隔离器.利用全矢量有限差分光束传输法对隔离器进行仿真,得到了插入损耗为-1·2dB,隔离度为-34dB的结果.

摘要：利用金属表面等离激元(SPP)对光波的束缚和局域增强作用,设计了一种基于金属-电介质-金属波导布拉格光栅的全光开关。根据波导的电介质材料及其结构对有效折射率的调制作用,确定了开关各结构组成部分的材料和尺寸。通过引入金属波导滤波结构对抽运光和信号光进行了有效地分离,防止了抽运光对信号光及后续光路的干扰。使用时域有限差分算法(FDTD)对开关性能进行仿真,结果表明:新设计的全光开关在抽运光的光强为50 MW/cm2时其消光比达到7.32 d B,开关响应时间小于2 ps,结构的横向尺寸约为400 nm。

摘要：介绍了用于高速、宽带光纤通信系统的铌酸锂(LiNbO3)光发射模块的优化设计方法。分析比较了半导体器件与铌酸锂波导器件在作为光纤通信光发射模块时的优缺点。对光发射模块的两个主要器件———掺铒铌酸锂(Er∶LiNbO3)波导激光器和LiNbO3电光调制器进行了结构设计和分析。分析和讨论了电光调制器带宽及半波电压随器件主要参数的变化关系。用BPM软件模拟了所设计的模块的结构特征。该发射模块的发射峰值波长为1531nm,调制速率为10Gbits/s。

摘要：研究了一种多模干涉型双波长光功分器,该器件可同时实现1.30μm、1.55μm波长的光信号功率分配。采用导模传输分析法,给出了该光功分器的工作原理,进而完成该功分器的设计。根据所确定的器件结构参数,结合器件制作过程中可能遇到的因素,详细分析了器件结构参数对器件性能的影响。经优化设计的双波长光功分器多模波导的宽度为28μm,长度为2735μm。两波长的插入损耗分别为0.59dB和0.41dB,两波长的功率离散分别为0.16dB和0.15dB。