设计和制造两极化独立的3D SOI垂直光学合器
Shengtao Yu1, Xiaoyu Li2, Chengqun Gui2
1School of Power and Mechanical Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072, China.
Micromachines
|June 28, 2023
概括
研究人员开发了一种新的垂直光学合器,用于光子集成电路,使用形镜和半形边缘收缩器. 这种设计实现了单模光纤合的低插入损失,这对于高效的光线操纵至关重要.
科学领域:
- 光子学 是一个光子学.
- 集成光学 集成光学 集成光学
- 光学工程是指光学工程.
背景情况:
- 光学合器是光子集成电路 (PIC) 中必不可少的输入/输出 (I/O) 组件.
- 单模光纤 (SMF) 和PIC之间的高效模式匹配对于最小化信号损失至关重要.
- 现有的合器设计在实现横向电 (TE) 和横向磁 (TM) 模式的低损耗方面经常面临挑战.
研究的目的:
- 设计和制造一个垂直光学合器,具有形镜和半形边缘缩器.
- 优化合器结构,以便在SMF和PIC波导之间进行增强模式匹配.
- 评估TE和TM模式在1550 nm的光学性能,特别是插入损失.
主要方法:
- 使用有限差异时间域 (FDTD) 和ZEMAX模拟,对镜子曲率和缩的结构优化.
- 使用激光直接写字3D光刻,干蚀刻和沉积的制造.
- 在3.5微米的在绝缘体 (SOI) 平台上进行集成.
- 在波长为1550nm的光学性能测试.
主要成果:
- 一个垂直的光学合器集成一个形镜和一个半形边缘收缩器成功设计和制造.
- 优化的设计证明了SMF和光学合器之间的有效模式匹配.
- 测量的整体插入损失为TE模式的1.11dB,在1550nm时为TM模式的2.25dB.
结论:
- 新的垂直光学合器设计有效地将从SMF到PIC的光线与低插入损失相合.
- 在SOI平台上的制造过程可用于生产高性能光学合器件.
- 这种合器代表了光子集成电路中的I/O应用的重大进步.
