《片上集成偏振分析儀關鍵技術及器件研究》是依託華中科技大學，由余宇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：片上集成偏振分析儀關鍵技術及器件研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：余宇
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
偏振態的高效準確檢測在高速相干光纖通信、光纖感測和量子保密等領域有著廣泛而重要的套用。現有偏振分析儀均是基於分立複雜元器件，不利於偏振態這種敏感參數的測量，且無法適應光纖通信發展新趨勢和新技術。本項目擬在探索不同波導之間偏振態等效轉換、耦合和映射機理基礎上，深入研究矽基納米波導中偏振調控機理，構建片上具有不同傳輸矩陣的功能單元器件，分析過程中偏振保持及串擾問題。從光學和電學模型出發，設計偏振無關、高速片上探測方案來測量分割及調控後的光功率，反推出入射偏振光的斯托克斯參數，得到完整的偏振態及偏振度等表征。從理論分析、器件設計和工藝製作、測試驗證三方面出發，提出集成片上偏振分析儀解決方案，實際製作出晶片原型。進一步探索適合於偏振復用和模式復用等新技術的片上偏振分析方案。
結題摘要
偏振測量廣泛的套用于軍事、醫療、科技以及日常生活中，如大氣、海洋、深空探測；病情診斷、生物檢測；光纖通信、感測等。目前的商用偏振分析儀都是基於波片、光纖等分立器件組合而成，體積大、成本高、穩定性差。本項目從理論分析、器件設計和工藝製作、測試驗證三方面出發，提出並製作了矽基集成片上偏振分析儀。建立了光纖中任意偏振態和Si基納米波導中等效偏振態的轉換和映射模型，解決了自由空間/光纖中和平面波導之間的偏振失配問題；深入研究了片上偏振操控機理，構建了具有合適Muller矩陣的新型偏振調控器件單元，利用超小型器件單元獲取了完整斯托克斯參量；設計了高線性度、高回響度光電探測器，將光信號轉成電信號進行分析。 通過微納器件加工和矽鍺異質集成的方法，實際製作出了CMOS兼容的集成片上偏振分析儀晶片(1mm×0.3mm)，並封裝成可直接使用的樣機(45mm×50mm×90mm)。開發了可視化軟體，能實現超高速大容量相干光纖通信中任意偏振態的高速測量，並在電腦上實時顯示。進一步套用於實際鏈路中偏振模色散測量，得到了精確測量結果。在理論和方法上實現一定程度創新，良好的完成了研究目標。 設計製作出的集成偏振分析儀回響速度快，結構緊湊，穩定性高，使用方便，成本低，為快速精確的偏振態測量提供了一個良好的解決方案。一定程度上展示了我國在原創性科研儀器研究方面的進步，提高了基礎科學研究在國際競爭中的地位和潛力。
