基於亞波長光柵的矽基片上模式復用器

《基於亞波長光柵的矽基片上模式復用器》是依託上海交通大學，由張永擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於亞波長光柵的矽基片上模式復用器
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張永
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

片上模分復用技術能大幅提升光通信系統的傳輸容量、降低系統體積成本，可服務於大數據和移動網際網路的發展。目前片上集成模分復用技術及模式復用器吸引了研究人員的興趣，如何實現低信道串擾與高製作容差，同時兼顧可擴展性的模式復用器是研究熱點。本項目擬研究一種基於矽基亞波長光柵波導與多模波導的耦合復用機理的模式復用器。擬圍繞亞波長光柵波導低損光傳輸、與矽納米線波導絕熱耦合、亞波長光柵波導與多模波導的模式選擇性耦合等核心科學問題，開展集成復用器件的理論分析、晶片研製與系統測試工作。基於亞波長光柵的高調節自由度特性，針對不同模式信道分別最佳化亞波長光柵波導結構，增強模式耦合的選擇性，降低信道串擾。利用亞波長光柵波導與多模波導的有效折射率變化斜率匹配，提高耦合對工藝的容忍度。本器件方案具有低信道串擾、高製作容差、可大規模擴展集成等優點，可望促進超大容量光通信系統的發展。

結題摘要

隨著大數據和移動網際網路的快速發展，光通信容量持續增長，片上模分復用技術能大幅提升光通信系統的傳輸容量、降低系統體積成本，因而其吸引了研究人員的廣泛興趣。如何實現低信道串擾與高製作容差，同時兼顧可擴展性的模式復用器是當前的研究熱點。本項目圍繞亞波長光柵波導低損光傳輸、與矽納米線波導絕熱耦合、亞波長光柵波導與多模波導的模式選擇性耦合等核心科學問題，開展集成模式調控器件的理論分析、晶片研製與系統測試工作。基於亞波長光柵的高調節自由度特性，針對不同模式信道分別最佳化亞波長光柵波導結構，增強模式耦合的選擇性，降低信道串擾。利用亞波長光柵波導與多模波導的有效折射率變化斜率匹配，提高耦合對工藝的容忍度。重要研究結果包括：建立矽基亞波長光柵波導仿真模型；建立亞波長光柵波導與矽多模波導的模式耦合仿真模型；研製基於亞波長光柵的矽基多通道模式復用器，通道數為11，插損低於2.6 dB，串擾低於-15.4 dB，並開展了高速光信號測試，該器件具備通道數易於擴展的特點；研製基於傾斜亞波長光柵結構的矽基模式轉換器，長度約為6微米，具有超緊湊的特點；研製基於亞波長光柵的偏振分束旋轉器，具備高製作容差的特點，對波導寬度的容忍度高達50 nm；研製基於亞波長光柵結構的反向耦合的模式濾波器，用於濾除多模波導中任意模式而不影響其他模式的正常傳輸。基於亞波長光柵的矽基模式偏振調控器件方案具有低信道串擾、高製作容差、可大規模擴展集成等優點，可望促進超大容量光通信系統的發展。