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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 硅光子学中的热丝化学气相沉积：一个新兴的工业应用机遇

    摘要： 本工作在低于350°C温度下通过热丝化学气相沉积（HWCVD）制备的氮化硅（SiN）层上，制造并表征了多种硅光子器件，包括直波导、多模干涉器件和马赫-曾德尔干涉仪。这些氮化硅层的氢浓度为13.1%，低于相同沉积温度下等离子体增强化学气相沉积的氢浓度。实测采用HWCVD制备的直氮化硅波导在1550nm和1310nm波长处的最低光学传播损耗分别为6.1dB/cm和5.7dB/cm。我们证实HWCVD制备的氮化硅是硅光子器件制造的有效材料。

    关键词： 多模干涉仪、硅光子波导、硅光子学、热丝化学气相沉积、氮化硅、马赫-曾德尔干涉仪

    更新于2025-11-21 11:20:42

  • 低损耗、宽带非易失性相变定向耦合器开关

    摘要： 大规模光子集成电路对现场可编程门阵列（FPGA）的光学等效器件具有浓厚兴趣。以往依赖弱且易失的热光或电光效应的可编程光子器件通常存在占用面积大、能耗高的问题。相变材料（PCMs）因相变时折射率呈现大幅非易失性变化而成为有前景的解决方案，但其较大的光学损耗构成严重障碍。本研究通过采用非对称定向耦合器设计，展示了基于非易失性PCM包覆硅基光子结构的1×2和2×2开关，在30纳米带宽范围内保持小于-10分贝的低串扰，同时实现约1分贝的低插入损耗与仅约30微米的紧凑耦合长度。所报道的光开关将成为光FPGA中光互连网络的基础构建单元，适用于光互连、神经形态计算、量子计算及微波光子学等应用领域。

    关键词： 硅光子学、非易失性、光开关、相变材料、可重构光子学、集成光子器件

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • [2018年IEEE光子学会议(IPC) - 弗吉尼亚州雷斯顿(2018.9.30-2018.10.4)] 2018年IEEE光子学会议(IPC) - 基于载流子耗尽的40Gb/s硅微环调制器

    摘要： 已展示一种基于掺钛硅脊形波导的高速硅微环调制器。该器件尺寸仅为26.5微米×26.5微米，在20 Gb/s调制速率下实现1.5 V低驱动电压和22 dB消光比。其高速性能源于器件低电容特性及硅中高效的等离子色散效应。此外，该调制器具有2.5 dB/cm低传播损耗和1.5 V·cm高调制效率。器件制备于绝缘体上硅(SOI)晶圆，顶层硅厚220 nm，埋氧层厚2 μm。脊形波导宽500 nm、高220 nm，平台层高150 nm，钛掺杂浓度为1×10^20 cm^{-3}。通过光波元件分析仪和高速光电探测器进行表征，测得3 dB带宽达20 GHz。20 Gb/s速率下的眼图显示清晰开口且抖动较低。结果表明该掺钛硅微环调制器有望应用于高速光互连领域。

    关键词： 高速调制、钛掺杂、光互连、硅光子学、微环调制器

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 硅环腔中参量振荡与自由载流子振荡的条件

    摘要： 我们建立了考虑双光子吸收的环形腔光学参量振荡模型，重点研究1.55微米波段的硅材料。若能抑制自由载流子吸收（可通过反向偏置p-i-n结中的载流子扫出效应缩短载流子寿命来实现），则可实现振荡。通过调节泵浦功率、失谐量和反向偏压，可在具有正常和反常色散的腔体中产生频率梳，覆盖包括1.55微米在内的广泛波长范围。此外，当载流子寿命足够长时，自由载流子自脉动不稳定性将引发丰富的动力学行为。

    关键词： 非线性光学、频率梳、硅光子学

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 基于紧凑型二阶微环谐振器的多通道硅光子接收器

    摘要： 实验验证了一种基于绝缘体上硅（SOI）平台单片集成的多通道接收器。该接收器由八通道热调谐微环谐振器（MRR）滤波器（作为波分复用WDM解复用器）和高速波导集成锗硅光电探测器（PD）阵列（用于光检测）组成。每个通道采用二阶MRR以实现更陡峭的通带到阻带滚降特性和更低串扰。该接收器由IME A*STAR采用CMOS兼容工艺制造。通过热调谐功能，可根据不同信道栅格调整信道间隔。当信道间隔为150 GHz时，解复用器实现了低于?30 dB的串扰和高于50 GHz的3 dB带宽。原理验证表明每个通道可支持10 Gb/s数据速率，总数据速率达80 Gb/s。

    关键词： 硅光子学、波分复用、光接收器、微环谐振器、光互连

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 基于模式演化结构和不对称定向耦合器的C波段偏振旋转分束器设计

    摘要： 提出了一种基于模式演化结构和不对称定向耦合器的C波段偏振旋转-分束器。该模式演化结构采用双级锥形设计，可使TM0模式演化为TE1模式。随后通过不对称定向耦合器将TE1模式在交叉端口耦合为TE0模式。输入的TE0模式沿波导无模式转换地传输并从直通端口输出。实验结果表明：在整个C波段内，对于输入的TE0模式，其消光比低于30dB且额外损耗小于1dB；对于输入的TM0模式，其消光比和额外损耗分别低于10dB和1.5dB。

    关键词： 硅光子学、集成光学器件、偏振旋转分束器

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • [2018年IEEE第15届第四组光子学国际会议(GFP) - 坎昆(2018.8.29-2018.8.31)] 2018年IEEE第15届第四组光子学国际会议(GFP) - 用于TE模式工作的硅微环宽调谐Ce:YIG隔离器

    摘要： 我们展示了采用键合Ce:YIG与集成电磁铁的硅微环实现的全集成光学隔离器。该隔离器适用于TE模式输入光，可在1540至1580纳米波长范围内调谐，并具有超过20分贝的隔离度。

    关键词： 微环、隔离器、硅光子学

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 一种多功能硅-氮化硅光子学平台，用于增强功能与应用

    摘要： 硅光子学是集成光子学领域最突出的技术平台之一，可支持多种应用场景。随着该技术逐步迈向成熟的工业核心工艺，我们通过引入氮化硅（SiN）材料来扩展硅光子平台的性能边界。针对不同应用需求，我们开发了多种SiN集成方案，本文详细介绍了这些工艺流程及专用功能核心组件。具体而言，我们展示了SiN在以下领域的应用：数据通信光收发器中的无热复用技术、利用SiN微谐振腔实现非线性频率梳以支持超高速数据传输/光谱分析/计量应用，以及采用SiN构建800-1000纳米波段光学相控阵用于激光雷达系统。这些功能均通过200毫米互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容中试线验证，充分证明了Si-SiN平台的多功能性与可扩展性。

    关键词： 收发器、硅光子学、克尔非线性、光学相控阵、粗波分复用（CWDM）、复用、激光雷达、氮化硅、波束转向、频率梳、光栅耦合器

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 16通道双调谐波分复用器/解复用器

    摘要： 展示了一种基于绝缘体上硅平台的16通道双调谐波分复用器/解复用器，该器件同时具备峰值波长调谐和输出光功率调谐功能。该波分复用器/解复用器由阵列波导光栅（用于波分复用/解复用）、加热器（用于峰值波长调谐）以及基于p-i-n载流子注入结构的可调光衰减器（用于光功率调谐）组成。实验结果表明：该器件片上插入损耗为3.7 dB-5.7 dB，串扰为7.5 dB-9 dB；在峰值波长调谐方面，以271.2 mW功耗实现了1.058 nm的波长调谐范围，平均调制效率为3.9244 nm/W；在光功率调谐方面，实现了全部16个通道的光功率均衡，以144.07 mW功耗获得20 dB衰减量，可调光衰减器的上升/下降时间分别为35 ns/42 ns。

    关键词： 阵列波导光栅、可变光衰减器、硅光子学

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • [2018年IEEE第15届第四组光子学国际会议(GFP) - 坎昆(2018.8.29-2018.8.31)] 2018年IEEE第15届第四组光子学国际会议(GFP) - 超低损耗非对称多模干涉功率分配器

    摘要： 通过采用倾斜锥形结构，实现了超低损耗任意分光比的多模干涉（MMI）分束器，其预测最小附加损耗为0.05dB，最大不超过0.215dB。如图1(b)、(c)和(d)所示，使用倾斜锥形结构缓解了错位现象，相应的附加损耗也有所降低。

    关键词： 多模干涉、任意比例功率分配器、硅光子学

    更新于2025-09-23 15:22:29