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采用氮化铝作为槽区材料的狭缝波导性能分析
摘要： 实现高效光子槽波导的主要障碍在于其相对较高的传输损耗。本研究通过在槽区引入氮化铝（AlN），展示了一种基于绝缘体上硅的具有超低传输损耗的槽波导。通过将槽间距从20纳米至240纳米变化、臂宽从160纳米至340纳米调整，对该槽波导进行了性能分析。与近期报道的不同槽波导研究成果相比，采用120纳米槽间距和240纳米臂宽的氮化铝基槽波导预测可获得约0.7分贝/厘米的较低传输损耗。仿真结果表明：当低折射率区域（槽区）夹在两个高折射率（硅）区域之间时，氮化铝的存在会导致准TE模式电场在高折射率区域间产生不连续性，从而使光在槽区实现高度约束并保持较小传输损耗。此外还发现该槽波导具有显著的优良传输长度和低色散特性。此类分析可拓展应用于耦合器、传感器、开关等各类光学器件/系统的开发。
关键词： 传播损耗，氮化铝，槽波导，有效折射率（ERI），色散
更新于2025-09-23 15:21:01
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[2019年IEEE第16届第四组光子学国际会议(GFP) - 新加坡，新加坡（2019.8.28-2019.8.30）] 2019年IEEE第16届第四组光子学国际会议(GFP) - 基于三波导定向耦合器的宽带紧凑型偏振分束器
摘要： 基于三波导定向耦合器的宽带宽紧凑型偏振分束器
关键词： 槽波导、定向耦合器、偏振分束器
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于硅槽波导结构的超紧凑型3×1多模干涉功率合成器
摘要： 如今，工作在高调制速率（100Gb/s及以上）的光子集成电路（PIC）需要使用更高光功率来克服损耗。一种解决方案是采用百毫瓦级高功率激光器，但对于微芯片电路而言，该方案可能因非线性效应和高成本而存在问题。为此，我们提出了一种基于槽波导结构的3×1多模干涉（MMI）功率合成器新设计，该设计可利用槽波导技术降低损耗。本研究采用全矢量束传播法（FV-BPM）确定了MMI耦合器、输入/输出锥形结构及槽波导结构的最优几何参数。仿真结果表明：光传输9.82微米后，该合束器在C波段范围内的工作效率可达97.6%。此外，为降低背向反射损耗，我们通过有限时域差分（FDTD）方法设计了斜角MMI结构，结果显示其背向反射低至40分贝。这一独特设计可为PIC芯片上运行的多相干光源提供高效紧凑的合束方案。
关键词： 槽波导、多模干涉器、时域有限差分法、有限体积光束传播法、功率合成器
更新于2025-09-23 15:19:57
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一种用于中红外光谱气体检测的银辅助硅槽波导传感器模型，具有微环气压补偿功能
摘要： 本文介绍了一种用于高灵敏度气体检测的金属辅助硅狭缝波导。考虑到折射率传感的局限性及气压影响，我们选择红外吸收作为硅器件的浓度传感机制，而非传统的折射率传感。由于狭缝波导下方存在薄金属层，传感器灵敏度显著提升。同时，基于折射率传感实现了气压检测以进行信号补偿，与单一机制传感器相比提高了检测精度。所设计波导及传感应用的仿真结果验证了这种新型气体传感器的可行性与性能提升。
关键词： 片上传感器、槽波导、折射率传感、红外气体吸收
更新于2025-09-19 17:13:59
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[IEEE 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 中国黄山(2019.8.5-2019.8.8)] 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 硅砷硫平板/槽波导中的超宽带低色散特性及其在超连续谱产生中的应用
摘要： 提出了一种具有超宽带（约5500纳米）和低色散（-7至+19皮秒/纳米/公里）的新型硅-As2S3平板/狭缝波导。通过引入平板结构，在3020至8500纳米的中红外波长范围内实现了具有三个零色散波长的新型波导。该硅-As2S3平板/狭缝波导可用于产生覆盖1.7至10.6微米的超宽频超连续谱，在近红外和中红外区域的超宽带信号处理应用中具有重要潜力。
关键词： 平板/槽波导，非线性光学，超连续谱，色散
更新于2025-09-16 10:30:52
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槽波导氮化硅有机混合分布式反馈激光器
摘要： 对于成本敏感型应用而言，氮化硅光子集成电路实现广泛商业化应用的主要障碍之一，在于缺乏可直接向单模波导发射的低成本单片集成激光光源。本研究展示了一种专为氮化硅有机混合光子平台设计的光泵浦有机固态狭缝波导分布反馈激光器。通过450纳米激光二极管实现对增益介质的脉冲光激发。该激光器的光学反馈基于采用狭缝波导芯层的二阶侧向耦合布拉格光栅。有机染料优化的材料增益特性，结合狭缝波导结构与增益材料重叠度提升带来的激光模式模增益增强，实现了600纳米波长的单模激射。这种与蓝光激光二极管直接集成的简便操作方式，为光子集成器件提供了具有成本效益的相干光源。
关键词： 光子集成电路、氮化硅、槽波导、分布反馈激光器、有机混合
更新于2025-09-12 10:27:22
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大角度、宽带且多功能定向波导散射光栅
摘要： 传统表面浮雕光栅在偏转垂直入射光的大角度时效率较低，这限制了基于光栅的光学仪器的整体效率，也制约了其在诸多领域的应用。本研究展示了一种简单方法，可设计出对大偏转角保持高效且具备附加功能的衍射光栅。该光栅由垂直定向非对称槽波导单元构成，其单元展现出可通过波导长度精确调控的振荡单向散射特性——这是入射光激发结构内多模态干涉所致。与采用多个共振子元件的超表面光栅不同，这种非共振衍射单元的周期性排列能实现宽带运行，并对入射角变化具有强耐受性。全波模拟表明：当偏转角为47°时，该光栅设计衍射效率可达94%；偏转角80°时仍保持80%效率。为验证方法的多功能性，我们还演示了平面偏振分束器与偏振不敏感光栅的实现。
关键词： 定向散射、槽波导、衍射光栅、超构光栅、双各向异性
更新于2025-09-12 10:27:22