Author Affiliations
Abstract
Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
On-chip stimulated Brillouin scattering (SBS) has attracted extensive attention by introducing acousto-optic coupling interactions in all-optical signal processing systems. A series of chip-level applications such as Brillouin lasers, amplifiers, gyroscopes, filters, and nonreciprocal devices are realized based on Brillouin acousto-optic interaction. Here, we first introduce the fundamental principle of SBS in integrated photonics and a method for calculating Brillouin gain; then we illustrate the Brillouin effect on different material platforms with diverse applications. Finally, we make a concise conclusion and offer prospects on the future developments of on-chip SBS.
stimulated Brillouin scattering integrated photonics silicon-on-insulator Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 020031
1 广西大学 计算机与电子信息学院,南宁 530004
2 广西多媒体通信与网络技术重点实验室,南宁 530004
3 广西高校多媒体通信与信息处理重点实验室,南宁 530004
4 广西信息科学实验中心,广西 桂林 541004
为设计出高效率且低偏振耦合相关损耗的二维光栅耦合器(2D-GC),提出一种基于绝缘体上硅(SOI)的类梅花型2D-GC。该2D-GC由多个单元周期排列而成,每个单元的图案呈类梅花型,该结构中的晶胞由2对圆形图案构成,并采用时域有限差分(FDTD)法对2D-GC结构参数进行数值仿真优化。仿真结果表明:在最佳优化参数结构时,所提2D-GC的有效工作波段为1.525~1.6μm,最佳耦合效率为56%,对应的耦合损耗为-2.4 dB,偏振相关损耗为0.18 dB。
绝缘体上硅 二维光栅耦合器 类梅花型 偏振 耦合损耗 silicon-on-insulator, two-dimensional grating coup
1 西安交通大学 电子陶瓷与器件教育部重点实验室, 多功能材料与结构教育部重点实验室, 国际电介质研究中心, 电子科学与工程学院, 陕西 西安 710049
2 江西匀晶光电技术有限公司, 江西 九江332000
近年来,片上光子集成技术备受关注并飞速发展, 但在光纤与芯片、芯片与芯片上实现高效、高可靠性的光耦合仍是难题。光栅因其制作简单, 位置灵活, 对准容差大及可实现片上测试等一系列优点而备受研究者的关注。目前在绝缘体上硅(SOI)平台和绝缘体上铌酸锂(LNOI)平台上已开发出大量的光栅耦合器件, 并获得较高的耦合效率和大带宽。该文主要介绍光栅耦合器的工作原理和主要性能指标, 阐述了均匀光栅、倾斜光栅、闪耀光栅和切趾光栅耦合的特点及现阶段进展, 并对具有代表性的一维光栅性能指标进行了比较。结果表明, 分布式布喇格反射镜和金属反射镜可有效地提升光栅耦合效率。此外, 该文还介绍了基于LNOI平台的几种光栅耦合器, 其可帮助研究者们梳理光栅耦合器的发展历程、研究现状及各耦合器的特点, 为未来研究提供一定的参考。
光栅耦合 绝缘体上硅(SOI) 耦合效率 闪耀光栅 切趾光栅 grating coupling silicon-on-insulator(SOI) coupling efficiency blazed grating apodized grating
电子科技大学 光电科学与工程学院, 成都 611731
利用COMSOL软件设计了一种基于S型Y分支SOI脊波导的石墨烯M-Z电光调制器, 并对Y分支波导曲率半径、相位臂长度、芯层间距和输入输出直波导长度等结构参数对调制器的影响进行了分析。在此基础上对电光调制器的性能指标进行了计算和优化, 最终设计出了3dB带宽为143GHz、消光比为15.05dB的硅基石墨烯M-Z电光调制器。
石墨烯 M-Z电光调制器 S型Y分支波导 绝缘体上硅脊形波导 graphene M-Z electro-optical modulator S-Y branch waveguide silicon-on-insulator ridge waveguide
1 中国工程物理研究院 a.微系统与太赫兹研究中心, 四川成都 610200
2 b.电子工程研究所, 四川绵阳 621999
为获得 N型金属氧化物半导体( NMOS)器件在 γ射线辐照条件下的光电流特性, 采用激光模拟技术, 利用部分耗尽型绝缘体上硅 (PDSOI)工艺NMOS器件进行激光照射试验, 获得不同尺寸和拓扑结构器件在激光照射条件下光电流和激光入射能量之间的关系。利用 TCAD仿真工具进行器件的光电流仿真, 对比 TCAD仿真与激光模拟试验数据, 两组数据结果基本一致, 验证了激光模拟技术的可行性和准确性。通过与理论计算得到的光电流进行对比, 获得了理论计算与试验光电流之间的关系, 并由此得到器件寄生双极晶体管在激光照射条件下的放大倍数。
N型金属氧化物半导体器件 部分耗尽型绝缘体上硅 激光模拟 光电流 NMOS device Partial -Depleted Silicon On Insulator laser simulation photocurrent 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(2): 352
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
基于共振域光栅的特性,采用商用绝缘硅片设计并制备了一种用于近红外通信波段的高性能偏振器件。在1.460~1.625μm的波长范围内,利用时域有限差分算法设计了一种周期为0.98μm的全介质共振域光栅,该光栅的消光比最大值为55dB。根据设计结果,采用电子束直写曝光技术对该偏振光栅进行了实验制备,并进行偏振性能测试。结果表明,该光栅的横向磁场偏振光透过率约在80%以上,消光比在20dB以上,最大值可达到32dB,与仿真结果基本一致。相比于传统亚波长金属光栅的周期需要小于1/4入射光波长才能起偏的性质,该偏振光栅在周期为近波长的条件下即有较好的偏振性能,在制备上降低了光刻工艺的难度。此外,该偏振器件是基于商用绝缘硅片制备,与现有的成熟半导体工艺兼容,具有较强的集成性和实用性。
光学器件 偏振器 绝缘硅片 共振域光栅 透过率 消光比 中国激光
2020, 47(12): 1201005
1 天津大学 微电子学院 天津市成像与感知微电子技术重点实验室, 天津 300072
2 天津大学 电气自动化与信息工程学院, 天津 300072
提出一种SOI基的新型隧穿场效应晶体管(TFET)探测器结构,将光电二极管与TFET结合,实现光信号的探测放大.光电二极管的正极与TFET的栅极互连,感光后光电二极管的光生电势调控TFET的沟道势垒,控制TFET的输出电流,实现光信号到电流信号的转化.陡峭的亚阈值摆幅能有效放大输出电流,提高TFET探测器的响应度.应用SILVACO完成探测器结构和性能的模拟仿真.光电二极管的光生电势通过较薄的BOX区形成了TFET的底部栅压,增强了对沟道势垒的控制能力,增大了输出电流,结果表明,探测器对弱光具有较高的响应度,当入射光强小于10 mW/cm2时,响应度可超过104 A/W.此外,通过调整光电二极管的反偏电压、在源区与沟道间插入n+口袋等方法可显著提高探测器的输出电流和响应度.
光电探测器 绝缘体上硅 隧穿场效应晶体管 响应度 弱光探测 Photodetector Silicon-On-Insulator(SOI) Tunneling Field Effect Transistor(TFET) Responsivity Detection of weak light 光子学报
2019, 48(12): 1248001