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
兰州交通大学电子与信息工程学院, 甘肃 兰州 730070
提出了半径按比例依次增大的改进型并联微环阵列,研究了其滤波信道的切换和路由方法,实现了并联微环滤波信道的灵活切换和路由。利用传输矩阵法,分析了并联微环和改进型并联微环阵列的传输特性,并采用MATLAB对改进型三微环阵列滤波信道的路由方法进行了分析。结果表明,当相邻的两个微环满足相消干涉条件时,滤波信道关闭,对应波长的光不能通过;当两个相邻微环满足相长干涉条件时,滤波信道打开,对应波长的光可以通过。设计了由4个改进型微环阵列构成的2×2路由器。
光学器件 改进型并联微环阵列 传输矩阵法 布拉格谐振 切换 路由器 激光与光电子学进展
2019, 56(9): 092301
1 吉林大学a.集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学试验区；b.电子科学与工程学院，长春 130012
2 吉林大学
利用耦合模理论、电光调制理论和微环谐振理论，提出了一个完善合理的聚合物微环谐振器电光开关阵列模型.该器件由1条水平信道、N条竖直信道和N个微环构成，在微环上施加不同方式的驱动电压，可以实现N＋1条信道的开关功能.以1×8信道结构为例，在1 550 nm谐振波长下对该器件进行了优化设计和模拟分析.其结果是：微环波导芯的截面尺寸为1.7×1.7 μm2，波导芯与电极间的缓冲层厚度为2.5 μm，电极厚度为0.2 μm，微环半径为13.76 μm，微环与信道间的耦合间距为0.14 μm，输出光谱的3 dB带宽约为0.05 nm，开关电压约为12.6 V，插入损耗约为0.67~1.26 dB，串扰小于－20 dB，开关时间约为11.35 ps.
光通信 微环阵列 电光开关 开关电压 开关时间 Optical communications Microring resonator array Electro-optic switch Operation voltage Switching time
集成光电子学国家重点联合实验室,吉林大学电子科学与工程学院, 吉林 长春 130012
利用耦合模理论、电光调制理论和微环谐振理论，提出了一个聚合物微环谐振器电光开关阵列的模型。该器件由N－1个微环和N条平行信道构成，在微环上施加不同方式的驱动电压，可以实现N条信道的开关功能。以7微环8信道结构为例，在1550 nm谐振波长下对该器件进行了优化和模拟。结果表明，微环波导芯的截面尺寸为1.7 μm×1.7 μm，波导芯与电极间的缓冲层厚度为2.5 μm，电极厚度为0.2 μm，微环半径为13.76 μm，微环与信道间的耦合间距为0.14 μm，输出光谱的3 dB带宽约为0.05 nm，开关电压约为8.1 V左右，插入损耗约为0.23~4.6 dB，串扰小于－20 dB。
光通信 微环阵列 电光开关 开关电压
