研究进展

全光无源环形器取得重要进展

发布时间:2016-01-31 17:58

光电国家实验室光电子器件与集成功能实验室的张新亮教授和董建绩教授研究团队利用硅的热光效应,成功在硅基芯片上首次实现了全光无源光 环形器。传统的光环形器一直由磁光效应来实现,致使整体器件结构复杂,并且与成熟的CMOS工艺不兼容。张新亮教授团队的这种全新方案,克服了上述困难, 有望在光通信网络中得到重要应用。

5月13日,张新亮教授和董建绩教授的研究成果——论文“全光顺序路由传输的片上无源三端口光子回路”(On-chip passive three-port circuit of all-optical ordered-route transmission)在《科学报道》(Scientific Reports)发表。

集成芯片上具有特定功能的光子回路,一直是全光通信网络的研究热点。其中,控制光信号的传输方向更是一项长期性的基础研究。已报道的方案中,比如光 环形器,大多是基于法拉第效应,受限于磁光材料和半导体材料的不兼容。硅在地球上储量丰富,并且SOI芯片对光场有很好的限制能力,损耗低等优势,因此, 在硅基芯片上实现高性能的光环形器具有重大意义。

张新亮教授和董建绩教授研究团队利用硅的热光效应可以使微环谱线漂移的特性,巧妙地设计了由两个微环构成的三端口回路,成功在硅基芯片上首次实现了全光无源光环形器。这种环形器结构简单、制造成本低、可扩展性强,未来有望在全光通信网络中发挥重要作用。

此项工作由武汉光电国家实验室光电子器件与集成功能实验室刘力、郑傲凌、张新亮、董建绩(通讯作者)、郜定山(通讯作者)共同完成。

  该研究得到了国家自然科学基金、教育部新世纪人才计划、全国优秀博士论文基金、国家重点实验室开放课题等项目的支持。

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图1 光环形器扫描电镜图

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图2 输入功率15dBm时,微环红移谱线 (a) 端口一 (b) 端口二 (c) 端口三

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图3 非互易传输性能 (a) 端口1、2 (b) 端口2、3 (c) 端口3、1