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一种基于金刚石多层波导结构微环谐振器的仿真分析

李志全 白兰迪 顾而丹 谢锐杰 刘同磊 牛力勇 冯丹丹 岳中

一种基于金刚石多层波导结构微环谐振器的仿真分析

李志全, 白兰迪, 顾而丹, 谢锐杰, 刘同磊, 牛力勇, 冯丹丹, 岳中
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  • 提出了一种以金刚石新型材料为芯层的单微环谐振器模型.谐振器的纵切面采用五层脊形波导结构,中间一层设定为金刚石,上下两侧分别是SiO2和As2S3,即As2S3-SiO2-金刚石-SiO2-As2S3.设置操作波长为1550 nm,依据耦合膜理论和微环谐振理论,利用Comsol软件仿真模拟了单直波导纵切面、直波导和环形波导耦合区的纵切面以及微环在谐振波长为1543 nm时的场强分布,及直波导和环形波导耦合区间距改变时微环的场强分布和传输特性.在此基础上,依据传输矩阵法讨论了微环的品质因数、耦合系数变化对输出光谱的影响,并对微环损耗进行了讨论.结果表明:以金刚石为芯层的微环谐振器具有良好的光学特性,本结构在谐振波长为1543 nm时谐振峰值达到了-12 dB以上,品质因数达到了1.54105,在耦合系数为0.01时,自由光谱范围约为40 nm.
      通信作者: 白兰迪, lzq54@ysu.edu.cn
    • 基金项目: 河北省自然科学基金(批准号:F2017203316)资助的课题.
    [1]

    Chin M K, Ho S T 1998 J. Lightwave Technol. 16 1433

    [2]

    Hong J X, Liu Y, Chen W 2014 J. Optoelectr. Laser 25 1668 (in Chinese)[洪建勋, 刘莹, 陈伟2014光电子激光25 1668]

    [3]

    Dong P, Shafiiha R, Liao S, Liang H, Feng N N, Feng D Z, Li G L, Zheng X Z, Krishnamoorthy A V, Khiavi M A 2010 Opt. Express 18 10941

    [4]

    Wang W, Zhang A H, Yang K, Yang L J, Feng S J, Wang Z 2013 Infrared Laser Eng. 42 2162 (in Chinese)[王巍, 张爱华, 杨铿, 杨丽君, 冯世娟, 王振2013红外与激光工程42 2162]

    [5]

    Tian H, Zhang Y D, Qi D W, Su R Z, Bai Y, Xu Q 2016 Chin. Phys. B 25 064204

    [6]

    Zhang X, Li Z Q, Tong K 2014 Acta Phys. Sin. 63 094207 (in Chinese)[张鑫, 李志全, 童凯2014物理学报63 094207]

    [7]

    Lin X S, Huang X G 2008 Opt. Lett. 33 2874

    [8]

    Liu J Q, Wang L, He M D, Huang W Q, Wang D Y, Zou B S, Wen S H 2008 Opt. Express 16 4888

    [9]

    Tao J, Huang X G, Lin X S, Zhang Q, Jin X P 2009 Opt. Express 17 13989

    [10]

    Lin X, Huang X 2009 Opt. Soc. Am. B 26 1263

    [11]

    Gong Y K, Wang L R, Hu X H, Li X H, Liu X M 2009 Opt. Express 17 13727

    [12]

    Tao J, Huang X G, Lin X S, Chen J H, Zhang Q, Jin X P 2010 Opt. Soc. Am. B 27 323

    [13]

    Vermeulen N, Sipe J E, Helt L G, Thienpont H 2012 Laser Photon. Rev. 6 793

    [14]

    Jiang X Q, Li G Y, Wei Y X, Yang J Y, Wang M H 2011 National 15th Optical Fiber Communication and the 16th Annual Meeting of Integrated Optics Xi' an June 26, 2011 p1

    [15]

    Lin Q, Zhang J D, Fauchet P M, Agrawal G P 2006 Opt. Express 14 4786

    [16]

    Jin L 2012 Ph. D. Dissertation (Zhejiang:Zhejiang University) (in Chinese)[金磊2012博士学位论文(浙江:浙江大学)]

    [17]

    Guo J P, Adato R 2008 Opt. Express 16 1232

    [18]

    Li Z Q, An D Y, Zhang X, Zhao L L, Sha X P, Guo S L, Li W C 2015 Spectrosc. Spect. Anal. 35 2660(in Chinese)[李志全, 安东阳, 张鑫, 赵玲玲, 沙晓鹏, 郭士亮, 李文超2015光谱学与光谱分析35 2660]

    [19]

    Boudebs G, Cherukulappurath S, Guignard M, Troles J, Smektala F, Sanchez F 2004 Opt. Commun. 230 331

  • [1]

    Chin M K, Ho S T 1998 J. Lightwave Technol. 16 1433

    [2]

    Hong J X, Liu Y, Chen W 2014 J. Optoelectr. Laser 25 1668 (in Chinese)[洪建勋, 刘莹, 陈伟2014光电子激光25 1668]

    [3]

    Dong P, Shafiiha R, Liao S, Liang H, Feng N N, Feng D Z, Li G L, Zheng X Z, Krishnamoorthy A V, Khiavi M A 2010 Opt. Express 18 10941

    [4]

    Wang W, Zhang A H, Yang K, Yang L J, Feng S J, Wang Z 2013 Infrared Laser Eng. 42 2162 (in Chinese)[王巍, 张爱华, 杨铿, 杨丽君, 冯世娟, 王振2013红外与激光工程42 2162]

    [5]

    Tian H, Zhang Y D, Qi D W, Su R Z, Bai Y, Xu Q 2016 Chin. Phys. B 25 064204

    [6]

    Zhang X, Li Z Q, Tong K 2014 Acta Phys. Sin. 63 094207 (in Chinese)[张鑫, 李志全, 童凯2014物理学报63 094207]

    [7]

    Lin X S, Huang X G 2008 Opt. Lett. 33 2874

    [8]

    Liu J Q, Wang L, He M D, Huang W Q, Wang D Y, Zou B S, Wen S H 2008 Opt. Express 16 4888

    [9]

    Tao J, Huang X G, Lin X S, Zhang Q, Jin X P 2009 Opt. Express 17 13989

    [10]

    Lin X, Huang X 2009 Opt. Soc. Am. B 26 1263

    [11]

    Gong Y K, Wang L R, Hu X H, Li X H, Liu X M 2009 Opt. Express 17 13727

    [12]

    Tao J, Huang X G, Lin X S, Chen J H, Zhang Q, Jin X P 2010 Opt. Soc. Am. B 27 323

    [13]

    Vermeulen N, Sipe J E, Helt L G, Thienpont H 2012 Laser Photon. Rev. 6 793

    [14]

    Jiang X Q, Li G Y, Wei Y X, Yang J Y, Wang M H 2011 National 15th Optical Fiber Communication and the 16th Annual Meeting of Integrated Optics Xi' an June 26, 2011 p1

    [15]

    Lin Q, Zhang J D, Fauchet P M, Agrawal G P 2006 Opt. Express 14 4786

    [16]

    Jin L 2012 Ph. D. Dissertation (Zhejiang:Zhejiang University) (in Chinese)[金磊2012博士学位论文(浙江:浙江大学)]

    [17]

    Guo J P, Adato R 2008 Opt. Express 16 1232

    [18]

    Li Z Q, An D Y, Zhang X, Zhao L L, Sha X P, Guo S L, Li W C 2015 Spectrosc. Spect. Anal. 35 2660(in Chinese)[李志全, 安东阳, 张鑫, 赵玲玲, 沙晓鹏, 郭士亮, 李文超2015光谱学与光谱分析35 2660]

    [19]

    Boudebs G, Cherukulappurath S, Guignard M, Troles J, Smektala F, Sanchez F 2004 Opt. Commun. 230 331

  • [1] 张利斌, 陈少武, 费永浩, 曹彤彤, 曹严梅, 雷勋. 光波导微环谐振器用于二进制格式变换研究. 物理学报, 2013, 62(19): 194201. doi: 10.7498/aps.62.194201
    [2] 李欣, 王禄娜, 郭士亮, 李志全, 杨明. 温度测量范围加倍的单微环传感器. 物理学报, 2014, 63(15): 154209. doi: 10.7498/aps.63.154209
    [3] 林建潇, 吴九汇, 刘爱群, 陈喆, 雷浩. 光梯度力驱动的纳米硅基光开关. 物理学报, 2015, 64(15): 154209. doi: 10.7498/aps.64.154209
    [4] 张晓平, 高志强, 孙碧武, 谢侃, 林彰达. 金刚石膜与Si衬底间过渡层的结构稳定性. 物理学报, 1993, 42(2): 309-313. doi: 10.7498/aps.42.309
    [5] 高濂. 金刚石合成中的结构转化. 物理学报, 1982, 31(8): 1085-1089. doi: 10.7498/aps.31.1085
    [6] 刘 畅, 刘存业. CVD金刚石膜的结构分析. 物理学报, 2003, 52(6): 1479-1483. doi: 10.7498/aps.52.1479
    [7] 陈隆, 陈成克, 李晓, 胡晓君. 氧化对单颗粒层纳米金刚石薄膜硅空位发光和微结构的影响. 物理学报, 2019, 68(16): 168101. doi: 10.7498/aps.68.20190422
    [8] 吉喆, 贾大功, 张红霞, 张德龙, 刘铁根, 张以谟. 结构参数对串联微环谐振腔编解码器性能的影响. 物理学报, 2015, 64(3): 034218. doi: 10.7498/aps.64.034218
    [9] 王君卓, 李尚升, 宿太超, 胡美华, 胡强, 吴玉敏, 王健康, 韩飞, 于昆鹏, 高广进, 郭明明, 贾晓鹏, 马红安, 肖宏宇. Ib型金刚石大单晶的限形生长. 物理学报, 2018, 67(16): 168101. doi: 10.7498/aps.67.20180356
    [10] 王万录, 廖克俊, 王蜀霞, 方亮, 孔春阳, 马勇. p型半导体金刚石膜的磁阻效应. 物理学报, 2001, 50(8): 1616-1622. doi: 10.7498/aps.50.1616
    [11] 吕反修, 唐伟忠, 陈广超, 欧阳晓平, 王 兰, 范如玉, 张忠兵, 王 伟. 金刚石膜探测器研制. 物理学报, 2006, 55(5): 2170-2174. doi: 10.7498/aps.55.2170
    [12] 曹彤彤, 张利斌, 费永浩, 曹严梅, 雷勋, 陈少武. 基于Add-drop型微环谐振腔的硅基高速电光调制器设计. 物理学报, 2013, 62(19): 194210. doi: 10.7498/aps.62.194210
    [13] 张富利, 赵晓鹏. 谐振频率可调的环状开口谐振器结构及其效应. 物理学报, 2007, 56(8): 4661-4667. doi: 10.7498/aps.56.4661
    [14] 田赫, 孙伟民, 掌蕴东. 耦合谐振器光波导旋转传感的相位灵敏度. 物理学报, 2013, 62(19): 194204. doi: 10.7498/aps.62.194204
    [15] A. LARRAZA, I. RUDNICK, 吴君汝. 水表面波矩型谐振器非线性共振曲线的测量. 物理学报, 1985, 34(6): 796-800. doi: 10.7498/aps.34.796
    [16] 刘超, 邬云文. Λ型三能级原子与两个谐振器的量子相位门. 物理学报, 2018, 67(17): 170302. doi: 10.7498/aps.67.20180830
    [17] 黄江涛, 谷坤明, 毛斐, 虞烈, 汤皎宁. Ti/Ti-类金刚石多层膜的制备与表征. 物理学报, 2012, 61(8): 088102. doi: 10.7498/aps.61.088102
    [18] 程正富, 龙晓霞, 郑瑞伦. 非简谐振动对纳米金刚石表面性质的影响. 物理学报, 2012, 61(10): 106501. doi: 10.7498/aps.61.106501
    [19] 张光寅, 张存洲. 从基本反射光谱研究金刚石型和闪锌矿型半导体的能带结构. 物理学报, 1966, 22(9): 982-1003. doi: 10.7498/aps.22.982
    [20] 张贺, 李尚升, 宿太超, 胡美华, 周佑默, 樊浩天, 龚春生, 贾晓鹏, 马红安, 肖宏宇. 温度对Ib型和IIa型金刚石大单晶(100)表面特征的影响. 物理学报, 2015, 64(19): 198103. doi: 10.7498/aps.64.198103
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-05-06
  • 修回日期:  2017-05-31
  • 刊出日期:  2017-10-05

一种基于金刚石多层波导结构微环谐振器的仿真分析

  • 1. 燕山大学电气工程学院, 秦皇岛 066004
  • 通信作者: 白兰迪, lzq54@ysu.edu.cn
    基金项目: 

    河北省自然科学基金(批准号:F2017203316)资助的课题.

摘要: 提出了一种以金刚石新型材料为芯层的单微环谐振器模型.谐振器的纵切面采用五层脊形波导结构,中间一层设定为金刚石,上下两侧分别是SiO2和As2S3,即As2S3-SiO2-金刚石-SiO2-As2S3.设置操作波长为1550 nm,依据耦合膜理论和微环谐振理论,利用Comsol软件仿真模拟了单直波导纵切面、直波导和环形波导耦合区的纵切面以及微环在谐振波长为1543 nm时的场强分布,及直波导和环形波导耦合区间距改变时微环的场强分布和传输特性.在此基础上,依据传输矩阵法讨论了微环的品质因数、耦合系数变化对输出光谱的影响,并对微环损耗进行了讨论.结果表明:以金刚石为芯层的微环谐振器具有良好的光学特性,本结构在谐振波长为1543 nm时谐振峰值达到了-12 dB以上,品质因数达到了1.54105,在耦合系数为0.01时,自由光谱范围约为40 nm.

English Abstract

参考文献 (19)

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