研究目的
基于沉积非晶硅制造的微环，展示多层兼容的5和10微米半径分布式布拉格反射（DRR）滤波器，演示对制造偏差的永久性校正，并优化DRR滤波器的光谱特性。
研究成果
该研究成功证明了通过激光微调可永久修正DRR滤波器中的制造差异，从而优化其用于波分复用应用的光谱特性。此方法减少了对热加热器的需求，降低了能耗和热串扰。
研究不足
该研究的局限性在于激光微调技术的精度，以及校正过程中可能引入新的缺陷。此外，该方法在大规模滤光片阵列中的可扩展性还需进一步研究。
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 大自由光谱范围双微环带通滤波器的永久优化
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 大自由光谱范围双微环带通滤波器的永久优化
DOI：10.1109/cleoe-eqec.2019.8871617
出版年份：2019
更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要：
高效能通信链路对未来处理器和光电微芯片至关重要，这是计算与信息技术持续发展的关键[1]?；诠韫庾拥缏返牟ǚ指从?WDM)技术非常适合构建高带宽、小尺寸的数据通信系统[2,3]。紧凑型双环谐振器(DRR)具有优异特性，能实现具有平顶传输特性的光谱滤波器，在密集频率网格中提供陡峭滚降和低信道串扰。如图1(a)所示的级联DRR结构特别适用于光电微芯片上的集成WDM系统。硅的高折射率有助于减小环形周长，而宽自由光谱范围(FSR∝1/Lr)则支持将数十个数据信道复用到公共总线波导。通过强热光效应(TOE)与短物理长度相结合实现的卓越能效，是这种紧凑结构的另一重要优势。然而制造变异及相关光子元件偏差仍是严重缺陷[4]。因此最新研究多采用热加热器进行动态滤波控制并补偿不可避免的制造偏差[5-7]。
本研究展示了基于沉积非晶硅微环制造的5μm和10μm半径多层兼容DRR滤波器[8]。我们实现了制造变异的永久性校正，并优化了DRR滤波器的光谱特性。图1(a)示例了多层电路中更易出现的制造缺陷（包括宽度Δw、高度Δh和折射率Δn变化），即使最轻微偏差也会显著劣化滤波响应。图1(b)展示了一个通过405nm激光微调其中一个环的SiO2顶部包层来校正不良分光端口DRR的案例，中间微调光谱用于辅助观察。图1(c)呈现了将滤波器永久对准指定波长信道的能力——实验中交替微调两个5μm半径跑道形环至更短波长，且未损害光谱或滤波带宽。
总之，我们成功制备并测试了多个适用于CMOS后道工艺多层集成的紧凑型DRR滤波器（含8信道复用器），其性能达到先进水平。通过制造后微调方法，在微米尺度识别并优化了故障元件。该DRR复用器校正方案不仅能将滤波器调整至预设波长信道，还支持无需为每个环配置热加热器的通用方案，从而减轻有害热串扰并降低整体能耗。
作者：
Timo Lipka，Ilja Gomberg，Hoc Khiem Trieu
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