基于狭缝波导振荡微环的电光调制器

发布时间：2021-06-17 04:05

　　针对传统电光调制器存在调制速度慢、损耗高和封装尺寸大等问题,采用高电光系数的高分子材料,结合狭缝波导理论,提出了一种基于振荡微环的电光调制器,并利用COMSOL Multiphysics和Lumerical FDTD solutions仿真软件对该调制器的关键性能进行仿真分析。分析结果表明:该电光调制器在小封装尺寸条件下,具有优异的光电性能,而且兼容互补金属氧化物半导体（CMOS）标准制造工艺。 

【文章来源】：光通信技术. 2020,44(07)北大核心

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

振荡微环电光调制器结构与光传输路径

其中，Aeff为有效模场面积，L为公共波导与振荡微环间的距离。在振荡微环硅层高度HSi分别为170 nm、200 nm、230 nm和260 nm的情况下，本文研究了不同HEOP下的QFOM，如图2所示。可以看出，随着振荡微环硅层厚度HSi的增加，QFOM随之增加；在相同的HSi情况下，QFOM随着HEOP的增加而增加。综合考虑各方面因素，振荡微环的最佳结构参数为：HSi=260 nm,HEOP=40 nm。此时，振荡微环的复合折射率为1.87+0.0018i，振荡微环的单位长度传输损耗e1=0.657 dB/mm。2 电光调制器性能

本文采用Lumerical FDTD solutions仿真软件对光信号传输性能进行研究分析。考虑到加工工艺和耦合效率等方面因素，取硅基波导高H=200 nm，此时公共波导的单位长度传输损耗为e2=2.8 dB/mm，公共波导与振荡微环间的距离L=60 nm，公共直波导长度D=2.5μm，振荡微环半径R=535 nm。入射光波长范围为1500～1600 nm，中心振荡波长为1550 nm。该电光调制器在加载电压前后的端口2透射频谱的变化如图3所示。在未加载电压时，振荡器的中心谐振波长为1550 nm，透射率为18.5%；加载了8.9 V电压后，中心振荡波长蓝移了13.2 nm，变为1536.8 nm，透射率为79.5%。为了更深入地观察调制器在加载电压前后的状态变化，本文研究了波长为1550 nm时调制器在高度方向上z= 9 nm处的归一 化电场强 度分布 ， 如图4所示。可以看出， 在未加载电压时，波长为1550 nm的光束在调制器中激励出了较强的振荡， 大部分光束经振荡微环从端口4输出， 只有少量的光束 从端口2输出；而在加载了8.9 V的电压之后， 波长为1550 nm的光束在调制器 中基本没 有激励出谐振，光束主要从端口2输出，这与图3具有非常好的一致性。


本文编号：3234429