类Sagnac干涉仪结构的三维多微环谐振滤波器 被引量：6

1

作者 张福领 翟珊 +1 位作者 潘俊 冯吉军 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期317-325,共9页

Sagnac干涉仪在光学滤波领域有着重要应用。基于三维氮化硅波导平台,利用双层的多微环系统实现了新型类Sagnac谐振滤波系统,其中底层主微环腔分别与顶层输入/输出波导和单/双子微环实现了反馈耦合。光经耦合区域产生了两束相向传输并互... Sagnac干涉仪在光学滤波领域有着重要应用。基于三维氮化硅波导平台,利用双层的多微环系统实现了新型类Sagnac谐振滤波系统,其中底层主微环腔分别与顶层输入/输出波导和单/双子微环实现了反馈耦合。光经耦合区域产生了两束相向传输并互相干涉的光波,从而实现了滤波波形和谐振峰位可调的滤波结构。基于传输矩阵和迭代方法分析输出光谱,通过改变波导与微腔的耦合系数设计输出光谱波形,利用金属加热电极调制主微腔的相位以调控谐振峰位。理论分析和实验表征结果表明,通过增加顶层子微环数可有效增强器件的密集滤波效果,此三维集成结构可提供更多的设计自由度。相关的多微环谐振滤波系统可以广泛应用于光通信和光传感等领域。 展开更多

关键词 集成光学 Sagnac效应 集成光子器件 微环谐振器 氮化硅

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薄膜铌酸锂片上集成多维复用光子器件(特邀) 被引量：1

2

作者 田永辉 袁明瑞 +3 位作者 秦士敬 李浩 王思璇 肖恢芙 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2024年第11期29-49,共21页

铌酸锂(LiNbO_(3))材料因其优异的电光、声光和非线性光学特性,被视为实现高性能集成光电子芯片的理想材料平台。近年来,随着晶圆级绝缘衬底上的铌酸锂(LNOI)薄膜的成功制备和微纳加工技术的突破,LNOI平台在大规模高速光电子器件集成方... 铌酸锂(LiNbO_(3))材料因其优异的电光、声光和非线性光学特性,被视为实现高性能集成光电子芯片的理想材料平台。近年来,随着晶圆级绝缘衬底上的铌酸锂(LNOI)薄膜的成功制备和微纳加工技术的突破,LNOI平台在大规模高速光电子器件集成方面已展现出显著优势。在高速调制器等基础通信器件已成功利用光电子集成技术实现的基础上,通过多信道并行传输数据以扩展链路容量的先进多路复用技术也受到广泛关注。基于LNOI平台,多个复用维度的集成光子器件得以开发,旨在实现高速大容量光电子通信器件的单片集成。本文探讨了LNOI光波导以及近期报道的多维复用LNOI集成光子器件,包括波长、模式、偏振维度的光信号复用、调控等关键技术,介绍了器件的工作机制、设计原理和方法以及性能指标。最后,讨论了LNOI平台上多维复用集成光子器件面临的挑战和潜在解决方案。 展开更多

关键词 集成光子器件 薄膜铌酸锂 光波导 多维复用 光互连

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基于硫基相变材料的存内计算器件与集成芯片(特邀)

3

作者 许恺 贠亦婷 +6 位作者 张嘉欣 李想 王威权 魏茂良 雷坤皓 李钧颖 林宏焘 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第15期382-401,共20页

从材料、集成工艺、器件和网络4个方面回顾了硫基相变材料及其集成器件与集成存内计算光网络的研究进展,聚焦于材料损耗、器件性能、大规模集成工艺和网络可扩展性问题,探讨了存内计算器件与集成芯片存在的挑战和可行的解决方案。构建... 从材料、集成工艺、器件和网络4个方面回顾了硫基相变材料及其集成器件与集成存内计算光网络的研究进展,聚焦于材料损耗、器件性能、大规模集成工艺和网络可扩展性问题,探讨了存内计算器件与集成芯片存在的挑战和可行的解决方案。构建高速、低功耗的硫基相变材料通用型存内计算芯片,是实现大数据量计算应用场景下高性能加速、计算能效大幅提升的一个极具前景的技术路径。 展开更多

关键词 集成光学器件 存内计算 硅基光子学 硫基光子学 相变材料 光学神经网络

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硫系玻璃集成光子器件综述(特邀) 被引量：3

4

作者 杨振 王栎沣 +5 位作者 靳慧敏 王志渊 徐培鹏 张巍 陈伟伟 戴世勋 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期32-52,共21页

硫系玻璃具有超宽的红外透过光谱范围、较高的线性折射率、极高的光学非线性和超快的非线性响应,近年来在集成光子器件研究领域备受关注。首先回顾了硫系玻璃集成光波导的制备,综述了硫系集成光子器件在红外传感和高性能非线性应用方面... 硫系玻璃具有超宽的红外透过光谱范围、较高的线性折射率、极高的光学非线性和超快的非线性响应,近年来在集成光子器件研究领域备受关注。首先回顾了硫系玻璃集成光波导的制备,综述了硫系集成光子器件在红外传感和高性能非线性应用方面取得的进展,然后介绍了硫系相变光子器件在光开关、光存储和光计算等方面的前沿进展,最后对目前硫系玻璃光子器件研究存在的问题进行了归纳,并对未来的研究方向进行了展望。 展开更多

关键词 硫系玻璃 集成光子器件 红外传感 非线性效应 相变材料

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人工光学微结构研究进展 被引量：1

5

作者 李占成 程化 陈树琪 《物理》 CAS 北大核心 2019年第6期357-366,共10页

受益于新世纪以来微纳加工技术的快速发展,人工光学微结构的相关研究在近二十年里取得了长足进步。人工光学微结构集合了光学介观体系丰富的物理机理、有力的光参量调控手段,为实现对光与物质相互作用的有效操控提供了一种全新的方式,... 受益于新世纪以来微纳加工技术的快速发展,人工光学微结构的相关研究在近二十年里取得了长足进步。人工光学微结构集合了光学介观体系丰富的物理机理、有力的光参量调控手段,为实现对光与物质相互作用的有效操控提供了一种全新的方式,为光学器件的小型化、集成化和轻质化提供了新的途径。文章将对人工光学微结构这些年的发展进行概述,并展示该研究领域的最新研究进展。 展开更多

关键词 超材料 超表面 光场调控 集成光子学器件

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集成光子器件封装形式对器件性能的影响

6

作者 郑煜 谢政 段吉安 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2014年第8期857-860,共4页

集成光子器件封装过程中,波导芯片与阵列光纤对准耦合完成之后,需用紫外光固化胶进行固接,从而实现光路的互连。针对1×4通道平面波导芯片与阵列光纤的固接,以粘接区域为研究对象,通过-40-80℃的温度循环,采用有限元法分析各种固接... 集成光子器件封装过程中,波导芯片与阵列光纤对准耦合完成之后,需用紫外光固化胶进行固接,从而实现光路的互连。针对1×4通道平面波导芯片与阵列光纤的固接,以粘接区域为研究对象,通过-40-80℃的温度循环,采用有限元法分析各种固接形式的应力集中点、应力双折射、耦合损耗的变化规律及其因素;最后通过比较各种固接形式的仿真结果,得出结论,从而指导实验。结果表明：在-40-80℃范围内,温度对粘接面的应力双折射和耦合损耗的影响很小;双盖板固接形式对器件性能的影响最小,斜8°固接形式的效果最差。 展开更多

关键词 集成光子器件 固接 有限元 应力双折射 耦合损耗

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涂覆双层石墨烯的介质纳米线表面等离子体光波导的模式特性研究

7

作者 吴敌 田晋平 杨荣草 《量子光学学报》 北大核心 2017年第2期178-187,共10页

设计了一种由涂覆双层石墨烯的圆形介质纳米线组成的表面等离子体光波导。利用有限元法(FEM),数值分析了纳米线半径、介质夹层厚度、石墨烯化学势以及工作频率对波导所支持的电磁场模式的有效折射率、传播长度、归一化模式面积以及品质... 设计了一种由涂覆双层石墨烯的圆形介质纳米线组成的表面等离子体光波导。利用有限元法(FEM),数值分析了纳米线半径、介质夹层厚度、石墨烯化学势以及工作频率对波导所支持的电磁场模式的有效折射率、传播长度、归一化模式面积以及品质因数等模式特性的影响。结果表明,这种新型的混合表面等离子体光波导具有很强的模式束缚能力,归一化模式面积非常小,可以实现极高密度的器件集成,并且传输损耗较低。 展开更多

关键词 石墨烯 表面等离子体光波导 模式特性 集成光子学器件

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半导体光放大器的增益透明电流测量方法研究

8

作者 王甫 何志坚 +2 位作者 李丹东 王智 李赤东 《半导体光电》 CAS 北大核心 2018年第6期780-784,789,共6页

半导体光放大器(SOA)作为全光集成器件的核心,在全光通信和光纤传感等领域中具有重要的应用前景。值得关注的是,半导体光放大器的材料增益透明决定了它的快慢光过渡点和信号增益的起始点,因此准确测量其材料增益透明对应的注入电流,对于... 半导体光放大器(SOA)作为全光集成器件的核心,在全光通信和光纤传感等领域中具有重要的应用前景。值得关注的是,半导体光放大器的材料增益透明决定了它的快慢光过渡点和信号增益的起始点,因此准确测量其材料增益透明对应的注入电流,对于SOA的全面应用具有重要意义。提出了一种测量SOA材料增益透明电流的方法,并深入分析了其特点。依据材料增益透明时SOA的输出功率与入射光偏振无关的特性,实验测量了不同输入光功率条件下,入射光偏振态对输出功率影响最小时,SOA的注入电流。利用上述方法,准确地测量出给定波长输入待测SOA的增益透明电流为155mA。该方法为实现其他类型任意波长注入时SOA增益透明电流的测量提供了参考,为其全面应用奠定了基础。 展开更多

关键词 半导体光放大器 全光集成器件 材料增益透明 偏振态

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绝缘体上铌酸锂薄膜片上光子学器件的研究进展 被引量：9

9

作者 李庚霖 贾曰辰 陈峰‡ 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第15期243-258,共16页

铌酸锂晶体具有卓越的电光和非线性光学性质,一直以来都被认为是最有前景的集成光子学基质材料之一.也正是由于铌酸锂晶体多方面优良的光学性能,近年来新兴的铌酸锂薄膜技术在集成光子学的研究中受到了极大的关注.借助于先进的微纳加工... 铌酸锂晶体具有卓越的电光和非线性光学性质,一直以来都被认为是最有前景的集成光子学基质材料之一.也正是由于铌酸锂晶体多方面优良的光学性能,近年来新兴的铌酸锂薄膜技术在集成光子学的研究中受到了极大的关注.借助于先进的微纳加工技术,许多高性能的铌酸锂集成光子学器件已经得以实现.本文总结了几种微纳加工技术在基于铌酸锂薄膜的片上光子学器件制备中的应用,介绍了铌酸锂薄膜片上光子学器件的最新进展,并展望了其在集成光子学研究中的潜在应用. 展开更多

关键词 铌酸锂薄膜 微纳加工 非线性光学 集成光子学器件

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高斯光束计算平板波导自由传输区远场分布及其修正 被引量：6

10

作者 周勤存 戴道锌 +2 位作者 盛钟延 何建军 何赛灵 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期587-592,共6页

对近轴近似条件下求解亥姆霍兹方程得到的高斯光束显式传播公式做了分析 ,同时 ,基于基尔霍夫衍射理论 ,在菲涅耳近似的条件下给出了相应的高斯光束在远场的传播公式 ,在此基础上 ,对近轴近似条件做出了定量分析 ,给出了这个近似条件引... 对近轴近似条件下求解亥姆霍兹方程得到的高斯光束显式传播公式做了分析 ,同时 ,基于基尔霍夫衍射理论 ,在菲涅耳近似的条件下给出了相应的高斯光束在远场的传播公式 ,在此基础上 ,对近轴近似条件做出了定量分析 ,给出了这个近似条件引入的误差 ,提出了一种计算高斯光束远场分布的修正方法 ,并采用有限差分光束传播方法 (FD BPM)来检验各种方法的准确性。把这种修正方法应用到平面光集成波导器件 ,如阵列波导光栅 (AWG)、蚀刻衍射光栅 (EDG)等器件的设计和模拟中 ,可以大大降低工作的复杂性 ,同时可以得到精确的结果。 展开更多

关键词 高斯光束 波导光学 亥姆霍兹方程 基尔霍夫衍射理论 集成光学器件 阵列波导光栅 有限差分-光束传播方法 蚀刻衍射光栅 波分复用技术

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面向片上信息处理的集成拓扑光子器件研究进展(特邀)

11

作者 胡攀 孙璐 +2 位作者 王洪炜 张永 苏翼凯 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第15期421-436,共16页

集成拓扑光子器件以光为信息载体,为光的传播过程提供拓扑保护,在下一代面向片上信息处理的光子芯片中具有巨大的应用潜力。通过引入拓扑的概念,集成光子系统得以拥有全新的特性,包括单向传播的边界态以及对结构缺陷免疫等。随着对拓扑... 集成拓扑光子器件以光为信息载体,为光的传播过程提供拓扑保护,在下一代面向片上信息处理的光子芯片中具有巨大的应用潜力。通过引入拓扑的概念,集成光子系统得以拥有全新的特性,包括单向传播的边界态以及对结构缺陷免疫等。随着对拓扑光子学理论的深入研究,提出和验证了许多基于拓扑光子学原理的器件,展示了拓扑光子学在构建高性能光信息处理芯片方面的广阔前景。本文详细介绍了集成拓扑光子器件的研究进展:首先,从不同的拓扑相或拓扑机制出发,介绍一维、二维拓扑光子集成器件及其在片上光信息处理中的应用;然后,进一步对非厄米、合成维度、非线性以及连续谱束缚态中的拓扑现象及集成光子器件展开讨论;最后,对集成拓扑光子器件面临的问题和发展趋势进行总结和展望。 展开更多

关键词 集成光学 拓扑光子学 拓扑相 拓扑边界态 集成光子器件

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集成铌酸锂光子器件技术的研究进展 被引量：4

12

作者 张涛 何杰 +2 位作者 胡少勤 许昕 张玉蕾 《压电与声光》 CAS 北大核心 2020年第6期837-842,共6页

铌酸锂单晶薄膜(LNOI)具有透光光谱宽,折射率高,二阶非线性高及压电响应大等优点,是一种重要的集成光子学基础材料。LNOI材料具有亚波长尺度的光约束和光电器件的高密度集成能力,能够实现具有更高性能、更低成本的全新器件及应用,给光... 铌酸锂单晶薄膜(LNOI)具有透光光谱宽,折射率高,二阶非线性高及压电响应大等优点,是一种重要的集成光子学基础材料。LNOI材料具有亚波长尺度的光约束和光电器件的高密度集成能力,能够实现具有更高性能、更低成本的全新器件及应用,给光通信和微波光子学带来革命性的变革。该文重点综述了LNOI的制备技术、LNOI电光调制器、LNOI声光调制器和LNOI电光频率梳的最新研究进展,简要讨论了铌酸锂光子器件在制作工艺和系统实现中面临的挑战。 展开更多

关键词 绝缘体上铌酸锂 集成光子器件 铌酸锂单晶薄膜(LNOI)电光调制器 铌酸锂单晶薄膜(LNOI)声光调制器 铌酸锂单晶薄膜(LNOI)光学频率梳

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硫系集成光子学 被引量：3

13

作者 张斌 李朝晖 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第23期104-129,共26页

高品质光子材料是集成光子学领域发展的重要基础。近年来,硅基硫系集成光子器件在光信息处理芯片和系统应用方面获得了广泛研究。梳理了硫系玻璃材料、集成光器件、系统应用之间的影响关系,介绍了超低损耗硫系集成光子器件的制备技术路... 高品质光子材料是集成光子学领域发展的重要基础。近年来,硅基硫系集成光子器件在光信息处理芯片和系统应用方面获得了广泛研究。梳理了硫系玻璃材料、集成光器件、系统应用之间的影响关系,介绍了超低损耗硫系集成光子器件的制备技术路线及其在光信息处理领域的最新研究进展。因硫系玻璃具有超大带宽的透光窗口、高克尔非线性、大光弹系数和易于片上混合集成等特点,硫系光子集成器件在光信息处理应用领域体现出多谱段、低阈值和多功能集成的优势。最后结合硫系材料特点,对硫系集成光子器件在未来多功能光子集成器件及高速光信息处理应用中的机遇和挑战进行了展望。 展开更多

关键词 集成光学 光子集成器件 硫系玻璃 非线性 声光效应 混合集成

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基于超表面结构的紧凑型铌酸锂波导模式转换器 被引量：1

14

作者 王琳 高阳 +2 位作者 石昊 张磊 尹坤 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第16期312-319,共8页

模式转换器是片上模式复用(MDM)系统的关键器件。为在绝缘体上铌酸锂(LNOI)中实现结构紧凑的模式转换,本文提出了一种基于超表面结构的模式转换器。该模式转换器可以实现TE0-TE1、TE0-TE2的转换。为了在模式之间实现高效转换,采用逆向... 模式转换器是片上模式复用(MDM)系统的关键器件。为在绝缘体上铌酸锂(LNOI)中实现结构紧凑的模式转换,本文提出了一种基于超表面结构的模式转换器。该模式转换器可以实现TE0-TE1、TE0-TE2的转换。为了在模式之间实现高效转换,采用逆向设计方法,结合3D电磁场仿真,优化器件倾斜周期性亚波长条形蚀刻结构参数,以同时符合沿传播方向的相位匹配要求,以及符合短耦合长度的横向方向折射率分布要求。仿真结果表明,器件在1400~1700 nm波段内,TE0-TE1转换的插入损耗<0.8 dB,模间串扰<-10 dB,模式转换区长度~20μm。且该器件具有较好的高阶模式转换扩展性以及工艺容差性,是未来LNOI的高密度集成MDM系统中模式转换器的良好备选方案。 展开更多

关键词 光学器件 模式转换器 集成光子器件 铌酸锂

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一种逐级超分子组装策略用于显著提高簇合物的三阶非线性光学响应 被引量：1

15

作者 包淑锦 徐泽明 +6 位作者 黄志文 余天辰 王萌艺 宋瑛林 牛政 Brendan F.Abrahams 郎建平 《Science China Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第8期3278-3284,共7页

开发具有强三阶非线性光学(NLO)响应的实用型光学材料引起了越来越多的关注.科学家们在这一领域的探索延伸到了对合适材料的活化及其低NLO响应的增强.在此,我们提出了一种逐级组装放大策略来提高低NLO活性金属硫化物团簇的NLO响应.通过... 开发具有强三阶非线性光学(NLO)响应的实用型光学材料引起了越来越多的关注.科学家们在这一领域的探索延伸到了对合适材料的活化及其低NLO响应的增强.在此,我们提出了一种逐级组装放大策略来提高低NLO活性金属硫化物团簇的NLO响应.通过自组装,我们成功获得了基于W/Cu/S簇的四面体和八面体笼,二者在溶液中均表现出单一组分所不具备的弱NLO响应.将W/Cu/S簇掺杂到聚乙烯醇(PVA)中,然后通过旋涂法制备了厚度可控的团簇@PVA复合薄膜.值得注意的是,旋涂了12层的复合薄膜的有效非线性吸收系数β值均可达到它们溶液的104倍.由于簇核的高度聚集,八面体笼表现出比四面体笼更强的三阶NLO响应.这项工作展示了一种显著提高NLO响应的新方法,有望促进集成光子器件的发展. 展开更多

关键词 超分子组装 金属硫化物 八面体 簇合物 光学材料 三阶非线性光学 复合薄膜 显著提高

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2μm波段片上光子集成器件的研究进展(特邀) 被引量：3

16

作者 王希 刘英杰 +4 位作者 张子萌 王嘉宁 姚勇 宋清海 徐科 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期94-105,共12页

随着大数据业务的迅速发展,为应对持续增长的带宽需求,光纤通信窗口逐渐从传统C波段向C+L波段拓展。探索新波段也成为了光通信领域迫切需要解决的关键问题。位于近红外与中红外之间的2μm波段具有低传输损耗和宽增益谱范围等优势,有望... 随着大数据业务的迅速发展,为应对持续增长的带宽需求,光纤通信窗口逐渐从传统C波段向C+L波段拓展。探索新波段也成为了光通信领域迫切需要解决的关键问题。位于近红外与中红外之间的2μm波段具有低传输损耗和宽增益谱范围等优势,有望成为下一个光纤通信和空间激光通信的窗口。在商用光电子器件尚不成熟的情况下,实验室条件下已实现单波100 Gbit/s光传输记录。与此同时,2μm波段功能性器件的研究也成为备受关注的热点。文中重点介绍了2μm波段硅光子器件的研究进展,以及基于III-V族、铌酸锂薄膜、氮化硅、硫系玻璃等其他材料的一系列功能性器件,最后对2μm波段片上光子集成器的发展前景进行了展望。 展开更多

关键词 2μm波段 集成光学 片上集成光子器件 光子集成

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石墨烯/硅基异质集成光电子器件

17

作者 彭文怡 严思琦 唐明 《半导体光电》 CAS 北大核心 2022年第6期1020-1028,共9页

石墨烯/硅基异质集成的光子器件研究在近年来取得了巨大进展,因石墨烯所具有的诸多独特的物理性质如超高载流子迁移率、超高非线性系数等,石墨烯/硅基异质集成器件展现出了诸如超大带宽、超低功耗等优异性能。文章介绍了近年来报道的典... 石墨烯/硅基异质集成的光子器件研究在近年来取得了巨大进展,因石墨烯所具有的诸多独特的物理性质如超高载流子迁移率、超高非线性系数等,石墨烯/硅基异质集成器件展现出了诸如超大带宽、超低功耗等优异性能。文章介绍了近年来报道的典型石墨烯/硅基异质集成器件,包括石墨烯/硅基电光调制器、石墨烯/硅基热光调制器和石墨烯/硅基光电探测器,简要阐述了其原理与性能,并对其未来的应用与发展做出了展望。 展开更多

关键词 硅基异质集成光子器件 石墨烯 调制器 探测器

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薄膜铌酸锂光电器件与超大规模光子集成(特邀) 被引量：11

18

作者 程亚 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期386-402,共17页

近年来,薄膜铌酸锂光子集成技术发展极为迅速,其背后有着深刻的物理、材料、技术原因。单晶薄膜铌酸锂为解决光子集成芯片领域长期存在的低传输损耗、高密度集成以及低调制功耗需求提供了至今为止综合性能最优的解决方案。面向未来的新... 近年来,薄膜铌酸锂光子集成技术发展极为迅速,其背后有着深刻的物理、材料、技术原因。单晶薄膜铌酸锂为解决光子集成芯片领域长期存在的低传输损耗、高密度集成以及低调制功耗需求提供了至今为止综合性能最优的解决方案。面向未来的新一代高速光电器件与超大规模光子集成芯片应用,本文回顾了薄膜铌酸锂光子技术的起源及其近期的快速发展,讨论了若干薄膜铌酸锂光子结构的加工技术,并展示了一系列当前性能最优的薄膜铌酸锂光子集成器件与系统,包括超低损耗可调光波导延时线、超高速光调制器、高效率量子光源,以及高功率片上放大器与片上激光器。这些器件以其体积小、质量轻、功耗低、性能好的综合优势,将对整个光电子产业产生难以估量的影响。 展开更多

关键词 光子集成 光波导 光调制器 微波光子学 光量子集成器件 薄膜 薄膜铌酸锂

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