光子学报
2023, 52(12): 1206001
1 大连理工大学光电工程与仪器科学学院，辽宁 大连 116024
2 中国科学院理化技术研究所，北京 100190
3 中国科学院微电子研究所，北京 100029
对基于行波电极的硅-有机复合集成电光调制器进行研究，构建调制器的波导电极结构模型，分析特征阻抗和微波有效折射率对调制器频率响应的影响。通过对电极结构的仿真优化，完成调制器芯片的设计与制备，研究电光聚合物材料的片上极化工艺，得到高性能硅-有机复合集成电光调制器。对研制调制器电极的电学S（Scatter）参数进行测试，分析得到的电极特征阻抗和有效折射率与仿真设计结果基本相符。测试得到电光调制器的3 dB带宽大于50 GHz。
集成光学 电光调制器 硅-有机复合集成 行波电极 3 dB带宽 光学学报
2023, 43(23): 2313002
1 中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800
2 大连理工大学，辽宁 大连 116033
红外与激光工程
2021, 50(10): 20200457
1 大连理工大学 光电工程与仪器科学学院，辽宁 大连 116024
2 北京大学 信息科学技术学院 电子学系 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，北京 100871
传统温度检测在传感精度和响应时间等方面存在一定局限性，而基于热光效应的芯片级光电传感器不仅能够提升测量灵敏度和速度，也有利于降低系统复杂度和制造成本，近年来引起了人们广泛的关注。目前的集成温度传感器大多通过测量光学谐振腔对宽谱光源或可调谐光源的光谱响应来提供精准快速的测量解决方案，但这种基于宽光谱检测的方案无法实现实时处理，且成本较高，信号后处理较复杂，难以实现系统的整体集成。本文针对以上问题，采用硅基集成微环阵列技术设计了快速高精度的温度测量方法，通过对不同温度下级联微环阵列对单频激光的不同响应，构建光电二极管输出响应与温度变化的单调关系，从而实现实时高精度温度测量。为了提升单频光下的温度传感范围，使用多微环级联结构，并基于该结构设计了一种包括光源、微环阵列、探测器阵列、信号后处理单元和输出数据单元的硅基集成温度传感系统。根据实际用途的不同，在保证低功耗低成本的同时，该系统可以通过分别对级联微环数量、中心谐振波长以及谐振峰半高宽的设计改变温度测量范围以及温度测量分辨率，拥有比较大的设计自由度以及灵活的测量范围。通过对微环阵列的优化设计，实现了响应范围覆盖−20~105 ℃、精度优于60 mK、响应时间优于20 μs的精准快速测量的温度传感。
集成光学 温度测量 微环阵列 集成传感器 integrated optics temperature measurement micro-ring array integrated sensor 
Author Affiliations
Abstract
School of Optoelectronic Engineering and Instrumentation Science, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China
Radio frequency (RF) self-interference is a key issue for the application of in-band full-duplex communication in beyond fifth generation and sixth generation communications. Compared with electronic technology, photonic technology has the advantages of wide bandwidth and high tuning precision, exhibiting great potential to realize high interference cancellation depth over broad band. In this paper, a comprehensive overview of photonic enabled RF self-interference cancellation (SIC) is presented. The operation principle of photonic RF SIC is introduced, and the advances in implementing photonic RF SIC according to the realization mechanism of phase reversal are summarized. For further realistic applications, the multipath RF SIC and the integrated photonic RF SIC are also surveyed. Finally, the challenges and opportunities of photonic RF SIC technology are discussed.
in-band full-duplex radio frequency self-interference cancellation microwave photonics Chinese Optics Letters
2021, 19(7): 073901
1 大连理工大学 光电工程与仪器科学学院，辽宁 大连 116024
2 大连理工大学 物理学院，辽宁 大连 116024
根据严格耦合波理论(RCWA)，提出了一种基于亚波长的双导模共振(GMR)光栅透射型滤波器的结构设计，其工作原理是利用对称式双GMR光栅将电磁能量全部集中在结构的波导层中，从而产生高效的共振峰。利用两个单GMR光栅串联，光栅间分别为无空气间隙和间隔2.13 ?滋m空气层两种结构。仿真结果表明，无空气间隙的双GMR光栅串联结构可实现在波长1 550 nm处的滤波，其峰值透射率约为100%，半峰宽(FWHM)可达0.012 nm；有空气间隙双GMR光栅串联结构将GMR与法布里-珀罗共振(FPR)相结合，在共振波长1 550 nm处的峰值透射率约为100%，FWHM为0.15 nm，并获得了平顶滤波曲线，平坦度约为0.1 dB，上述两种结构滤波器可用于光信息处理与光传感等领域。
亚波长结构 导模共振光栅 透射滤波器 超窄带光滤波器 sub-wavelength structure guided-mode resonant grating transmission filter ultra-narrow band optical filter 红外与激光工程
2020, 49(S1): 20200134
1 大连理工大学 光电工程与仪器科学学院, 辽宁 大连 116024
2 中国科学院 理化技术研究所, 北京 100190
3 中央民族大学 理学院, 北京 100081
4 中国科学院 微电子研究所, 北京 100029
5 西安空间无线电技术研究所, 陕西 西安 710100
硅-有机复合光子集成技术充分发挥了硅光的大规模集成优势和有机聚合物材料的高电光系数优势, 在高性能集成微波光子系统中极具应用潜力。本文对硅-有机复合集成电光调制器结构进行了较为全面地优化设计和初步制备研究。电光有机聚合物填充在硅Slot波导的狭缝中, 优化Slot波导结构得到光场限制因子为0.32, 使得光波场与射频电场高度重合, 提高了电光调制效率。采用锥型波导模式转换结构实现Strip-to-Slot的低损耗耦合, 耦合效率为99.55%。重点分析了电极长度、宽度等参数对调制器频率响应的影响, 优化得到3 dB带宽为77 GHz, 半波电压-长度积为0.045 V·cm。根据仿真结果设计了用于制备调制器的MASK。实验制备了Slot波导并进行了聚合物的填充实验研究, 获得了良好的结果。
电光调制器 硅-有机复合集成 Slot波导 Strip-to-Slot模式转换器 半波电压-长度积 electro-optic modulator silicon-organic hybrid integration slot waveguide strip-to-slot mode converter half-wave voltage-length product 光学 精密工程
2020, 28(10): 2138
1 大连理工大学 光电工程与仪器科学学院, 辽宁 大连 116024
2 大连工业大学 基础教学部, 辽宁 大连 116034
基于狭缝波导结构, 设计了工作波长在890 nm的聚合物基微环。从折射率传感的角度详细分析了狭缝波导的模场特性。分析了波导高度、宽度及狭缝宽度对灵敏度的影响。传统的狭缝波导具有较高的弯曲损耗, 这会影响微环谐振器的品质因子Q以及消光比。设计了非对称的狭缝结构, 保证波导模式位于波导中央传输, 降低弯曲损耗。为了条形波导与狭缝波导更好的耦合, 设计了基于多模干涉结构的条形-狭缝波导模式转换器。仿真表明设计的微环谐振器的传感灵敏度达到109 nm/RIU。
集成光学 狭缝波导 聚合物微环 光学传感 integrated optics slot waveguide polymeric microring optical sensing 红外与激光工程
2020, 49(1): 0118001
1 大连理工大学 光电工程与仪器科学学院, 辽宁 大连 116024
2 大连工业大学 基础教学部, 辽宁 大连 116034
设计了在极近红外波段（890 nm）的聚合物基狭缝波导微环折射率传感器.分析了波导高度、宽度及狭缝宽度对灵敏度的影响，以找到最佳的设计标准用于折射率传感.采用电子束光刻工艺制备了硅母版模，并用独特的氟化聚合物PFPE从硅母版模上成功制备了柔性软模具.采用紫外软压印工艺制备了聚合物基狭缝波导.波导的宽度和高度以及狭缝波导的宽度分别约为510 nm、830 nm和234 nm，聚合物狭缝波导残留层的厚度约为350 nm.制备的狭缝波导具有高的高宽比并与低成本批量生产工艺相兼容.
集成光学 狭缝波导 聚合物 光学传感 Integrated optics Slot waveguide Polymer Optical sensing
