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[转载]FOE |前沿进展:超紧凑型偏振不敏感狭缝波导-条形波导转换器

已有 141 次阅读 2022-6-16 08:52 |系统分类:论文交流|文章来源:转载

FOE | 北京大学王兴军教授团队:超紧凑型偏振不敏感狭缝波导-条形波导转换器

(Recent Advances in Silicon Photonics专刊文章)

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第一作者:陶子涵

通讯作者:王兴军

通讯单位:北京大学电子学院


An ultra-compact polarization-insensitive slot-strip mode converter  

Zihan Tao, Bo Wang, Bowen Bai, Ruixuan Chen, Haowen Shu, Xuguang Zhang, Xingjun Wang

2022, 15(1): 5.https://doi.org/10.1007/s12200-022-00008-5

1期封面.png

研究背景


硅基光电子学作为一个低成本、高密度、CMOS工艺兼容的集成光学平台,受到了学术界和工业界广泛热烈的关注。硅基狭缝波导是由两跟高折射率硅波导中间嵌入低折射率材料(空气或二氧化硅等)组成,中间的狭缝区是主要的光场能量分布区,由于具有这种独特的光学模式,狭缝波导在许多应用中是不可替代的,如光学高灵敏传感器、高速电光调制器、偏振模式控制器以及非线性光学相关器件。


文章简介

狭缝波导由于其特殊的波导结构,具有良好的光场束缚能力,可以极大提高光与物质的相互作用。然而,狭缝波导传输损耗高,不可能在全部的集成光路中都是用狭缝波导进行信号的传输处理,一般仅在需要狭缝波导的功能区(如高速电光调制器)处使用狭缝波导结构,而芯片的其他部分则使用传统的条形波导。然而,条形波导的光学模式与狭缝波导的模式极不匹配,两种波导结构不能够直接进行连接,这阻碍了狭缝波导在集成光子学的进一步应用。因此,如何解决两种波导模式的模场匹配,实现低损耗模场转化成为了重要的研究课题。

近期,北京大学王兴军教授团队针对上述存在的问题,提出了利用特殊的多模干涉效应(MMI)效应的方法,实现了超紧凑且偏振不敏感的狭缝-条形波导模式转换器,相关工作于2022年4月2日发表在Frontieris of Optoelectronics期刊上,文章题目为:An ultra-compact polarization-insensitive slot-strip mode converter。 


总结和展望

本文通过数值仿真和实际制作与测试验证了一种基于MMI效应的模式转换器,实现了低损耗的模式转换和传输,同时具有偏振不敏感的特性,所设计的器件尺寸也十分紧凑,尺寸仅有1.1μm *1.2μm大小。由于利用了正弦型过渡区,所提出的转换器可以在狭缝波导和条形波导之间建立平滑的连接。这种器件在光学传感、高速调制等应用场合下,同时需要双偏振态工作时有望发挥出重要作用。


关于本文更多详细解读,见https://mp.weixin.qq.com/s/42Y6wpf7BW6QvDvzRxTf0A


作者介绍

王兴军,教授,北京大学博士生导师,电子学系副主任,区域光纤通信网络与新型光通信系统国家重点实验室,教育部新世纪优秀人才(2013),国家自然科学基金委国家重点项目负责人、科技部863重大项目负责人、科委高技术重点研发项目负责人。研究方向为光子芯片与信息系统。


课题组简介

光电子芯片与信息系统创新中心主要致力于研究和开发以光子和电子为信息载体的大规模集成芯片和信息系统,实现在各种尺度上的感知、互连和处理。主要研究方向包括数据中心光收发芯片和系统,微波光电子芯片与系统,硅基片上光放大器与激光器,硅基-传感/二维材料/非线性等新型器件。

http://pcis.pku.edu.cn/index.htm


期刊简介

Frontiers of Optoelectronics (FOE)期刊是由教育部主管、高等教育出版社出版、德国施普林格(Springer)出版公司海外发行的Frontiers系列英文学术期刊之一,以网络版和印刷版两种形式出版。由北京大学龚旗煌院士、华中科技大学张新亮教授共同担任主编。

其宗旨是介绍国际光电子领域最新研究成果和前沿进展,并致力成为本领域内研究人员与国内外同行进行快速学术交流的重要信息平台。该刊的联合主办单位是高等教育出版社、华中科技大学和中国光学学会,承办单位是武汉光电国家研究中心。FOE期刊已被Emerging Sources Citation Index (ESCI), Ei Compendex, SCOPUS, INSPEC, Google Scholar, CSA, Chinese Science Citation Database (CSCD), OCLC, SCImago, Summon by ProQuest等收录。2019年入选中国科技期刊卓越行动计划梯队期刊项目。





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