1 浙江大学光电科学与工程学院，浙江 杭州 310058
2 同济大学物理科学与工程学院精密光学工程技术研究所，上海 200092
3 香港理工大学电机与电子工程学系，香港 999077
光神经网络利用光的传播、干涉和衍射等特性来实现神经网络的功能，具有大带宽、低能耗、并行处理和集成化等特点，在高性能计算、人工智能等领域得到了广泛的应用。其中，集成光神经网络凭借集成平台的集成度高、成本低、抗干扰能力强、优异的可扩展性等优势，成为光神经网络的重点研究方向之一。本文将从集成光神经网络的计算原理、两种典型集成平台研究进展和不同构型的性能指标评估等方面，对集成光神经网络的发展进行回顾和讨论，并对未来的研究方向和面临的挑战等进行展望。
光神经网络 集成光学 硅基平台 铌酸锂平台 光学学报（网络版）
2025, 2(14): 1409001
1 长春理工大学 光电工程学院 光学工程系, 吉林 长春 130022
2 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
3 浙江光尖电子技术有限公司, 浙江 温州 325011
4 中国科学院苏州生物医学工程研究所, 浙江 苏州, 215163
双环级联谐振腔(Cascaded Microring Resonators, CMRR)传感器作为一种新型的光学传感器，因具有高灵敏度、易于集成、功耗小等优点被广泛应用于生物、医学等领域。为了实现CMRR传感器输出光谱的实时数据分析处理，提出了一种基于Python的实时CMRR传感器输出光谱包络拟合方法。首先，利用不同的拟合模型对CMRR传感器输出光谱进行拟合；然后，通过灵敏度误差百分比对不同拟合模型的拟合误差进行比较，结果显示平滑样条拟合法在实时处理CMRR传感器输出光谱过程中表现最佳；最后对不同浓度的NaCl溶液进行实时输出光谱采集处理，验证了CMRR传感器输出光谱实时采集处理程序的可靠性。实验结果表明CMRR传感器的波长漂移量与溶液浓度呈线性关系。通过计算可知CMRR传感器对于盐水的灵敏度约为671.03529 nm/RIU。
集成光学 双环级联谐振腔 包络拟合 折射率 光学谐振腔 integrated optics cascaded microring resonators envelope fitting refractive index optical resonator
1 浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室，浙江 杭州 310012
2 杭州兰特普光电子技术有限公司，浙江 杭州 310058
本文实现了O波段可调谐的25 Gb/s电吸收调制激光器（EML）光发射器芯片和封装器件，该EML芯片单片集成了大范围可调谐V型腔激光器和电吸收调制器，并采用了相同的外延层方案。在O波段，该器件实现了20个信道、100 GHz间隔的波长调谐，边模抑制比超过37 dB。当驱动电压峰峰值固定为2 V时，所有信道在25 Gb/s的速率下显示出清晰的眼图，动态消光比均超过5 dB。误码率测量表明，当通过25 km的标准单模光纤传输后，器件的所有信道都没有色散代价。
激光器 电吸收调制器 可调谐激光器 单片集成 光学学报
2024, 44(11): 1114003
1 长春理工大学光电工程学院光学工程系，吉林 长春 130022
2 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室，浙江 杭州 310027
提出一种反射型法布里-珀罗（FP）标准具和微环谐振腔级联的温度传感器。该温度传感器由光纤反射镜、FP标准具和微环谐振腔构成。利用强度探测的方法，仿真计算和实验验证表明，温度传感器具有较高的灵敏度和较低的探测极限。将宽带光源和滤波器组合作为实验的输入光源，反射型FP标准具起到滤波的作用，温度传感元件是微环谐振腔。仿真计算得出该温度传感器的灵敏度为2.1406 dB/℃。实验结果表明，该温度传感器的灵敏度为1.9434 dB/℃，探测极限为0.01 ℃。
传感器 光纤反射镜 法布里-珀罗标准具 微环谐振腔 强度探测 灵敏度 探测极限 光学学报
2022, 42(23): 2328002
1 杭州兰特普光电子技术有限公司，浙江 杭州 310058
2 浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室，浙江 杭州 310012
随着网络带宽需求呈爆发式增长，波分复用技术从主干网下沉到城域网和终端用户侧的接入网，作为波分网络核心器件的低成本可调谐半导体激光器日益受到关注。本文回顾了可调谐半导体激光器的发展历程，分类阐述了不同方案可调谐半导体激光器的工作原理和性能，评析了典型商用可调谐光模块的优缺点，并重点介绍了低成本V型腔可调谐激光器的研究和产业化应用进展。
激光器 半导体激光器 可调谐激光器 V型腔激光器 光学学报
2022, 42(17): 1714003
1 中国科学院半导体研究所,低维半导体材料与器件北京市重点实验室,中国科学院半导体材料科学重点实验室,北京 100083
2 中国科学院大学,北京 100049
3 如皋市化合物半导体产业研究所,如皋 226500
4 江苏秦烯新材料有限公司,如皋 226500
5 中国科学院大学材料科学与光电技术学院,北京 100049
6 中国科学院半导体研究所,超晶格与微结构国家重点实验室,北京 100083
采用液封直拉(LEC)法批量生长的直径2英寸(1英寸=2.54 cm)n型Te-GaSb(100)单晶的位错腐蚀坑密度(EPD)通常低于300 cm-2,达到无位错水平。本文利用X射线摇摆曲线以及倒易空间图(RSM)对这种GaSb单晶抛光衬底的晶格完整性和亚表面损伤情况进行了分析表征,结果表明经过工艺条件优化的化学机械抛光处理,GaSb单晶衬底表面达到原子级光滑,不存在亚表面损伤层。利用分子束外延在这种衬底上可稳定生长出高质量的Ⅱ类超晶格外延材料并呈现出优异的红外探测性能。在此基础上,对CaSb衬底材料的物性、生长制备和衬底加工条件之间的内在关系进行了综合分析。
衬底 液封直拉法 晶格完整性 位错腐蚀坑密度 倒易空间图 亚表面损伤 化合物半导体 GaSb GaSb substrate liquid encapsulated Czochralski method lattice perfection dislocation etch pit density RSM subsurface damage compound semiconductor
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Optical Engineering, School of Opto-Electronic Engineering, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China
2 State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation, Centre for Integrated Optoelectronics, Department of Optical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
3 Jinan GK Medtech Science and Technology Development Co., Ltd., Jinan 250000, China
Based on the Vernier effect of the cascaded double ring resonator (CDRR) sensor, a sensor consisting of a microfluidic control system, a sensing ring, and a reference ring with a micro-heater for thermal tuning is proposed in this paper. In wavelength interrogation, a broadband spectrometer or a large tunable range laser is not required. The shift of the output spectrum caused by the refractive index change of the sample is converted into the change of the electric power by the thermal tuning heater. Due to the Vernier effect, the sensitivity of the sensor is 20 times higher than that of the single ring. The spectral envelope of the thermal-optic tuning of the sensor was fitted by a Gaussian function in the wavelength range of 8 nm. The experimental results showed that the sensitivity was 33.703 W/RIU, and the limit of detection was .
cascaded double ring optical resonators Vernier effect thermal-optic effect Chinese Optics Letters
2022, 20(1): 011301
1 长春理工大学 高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春 130022
3 浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
V型腔可调谐半导体激光器由于具备结构简单紧凑、性能优良等特点, 在光通讯领域有着较大的应用潜力。然而, 由于激光器外延结构热导率相近, 用于波长调谐的热量大部分直接流失, 激光器无法得到较高的调谐效率。本文通过在调谐区域加入隔热结构, 设计了具有高调谐效率的V型腔可调谐激光器。利用由COMSOL Multiphysics建立的V型腔激光器温度模型, 分析了隔热结构的加入对激光器各部分的温度影响。通过Rsoft建立的谐振腔光场分布, 优化半波耦合器参数, 使激光器具有最佳的模式选择性。结果表明, 激光器主边模阈值增益差达到6.07 cm-1, 调谐效率从0.165 nm/mW提升至0.3 nm/mW。同时, 隔热结构的加入不会使激光器其他区域有明显的温升, 器件性能受到的负面影响可以忽略。
半导体激光器 波长可调谐 热效应 隔热结构 semiconductor lasers wavelength tunable thermal effects thermal insulation
Author Affiliations
Abstract
1 College of Optical Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
2 College of Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310023, China
3 Zhejiang Lightip Electronics Technology Co., Ltd., Wenzhou 325000, China
We demonstrate a novel type of miniature spectrometer based on a Fourier transform spectrometer (FTS) chip with a dense output array and a commercial photodetector (PD) array. The FTS chip has an output array cycle of 20 μm and consists of 51 Mach–Zehnder interferometers (MZIs), and the PD array is a commercial linear charged coupled device (CCD). An achromatic triplet lens is used to image the MZI output interferogram onto the CCD with a small aberration. Our experiment result shows that a free spectral range (FSR) from 489 nm to 584 nm and a retrieved spectral resolution of 3.5 nm at 532 nm are obtained. The achieved properties show that our spectrometer has the potential to outperform the best commercial compact one in terms of most performance indices.
300.6300 Spectroscopy, Fourier transforms 070.4790 Spectrum analysis 220.4830 Systems design 230.3120 Integrated optics devices Chinese Optics Letters
2019, 17(12): 123001
1 浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室, 集成光电子研究中心, 浙江 杭州 310027
2 中国计量大学光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018
通过在阵列波导的出口末端加入辅助波导,实现一种输入和输出通道数均为7(7×7),通道间隔为400 GHz的氮氧化硅阵列波导光栅路由器(AWGR),以提高损耗均匀性。利用引入的辅助波导调节在输出自由传输区的像平面处的场分布,通过优化其结构参数在像平面获得了平顶形状的场分布。与传统的AWGR相比,当光从中心输入通道输入时,带有辅助波导的AWGR所测得的输出损耗不均匀性从2.09 dB减少为0.76 dB;而当光从边缘输入通道输入时,输出通道输出的损耗不均匀性从1.99 dB降低为0.88 dB,可满足实际光通信、光互连等系统的需求。由于辅助波导的引入,中心通道的最小插入损耗从2.99 dB增加为3.82 dB,边缘通道的最小插入损耗从4.83 dB增加为5.46 dB。所有通道的串扰约为18 dB。
光学器件 波导 光栅 集成光学器件 导波应用 光学学报
2019, 39(11): 1123001
