全内反射型绝缘体上硅阵列波导光栅解复用器设计

"基于绝缘体上的硅材料的全内反射型阵列波导光栅器件的设计" 本文主要介绍了一种创新的光学器件设计，即基于绝缘体上的硅（SOI，Silicon on Insulator）材料的全内反射型阵列波导光栅（Arrayed Waveguide Grating, AWG）。这种器件主要用于密集波分复用（Dense Wavelength Division Multiplexing, DWDM）技术，这是一种在光纤通信中提高传输容量的关键技术。DWDM允许多个不同波长的光信号在同一根光纤中同时传输，极大地扩展了光纤通信系统的带宽。 阵列波导光栅（AWG）是DWDM系统中的重要组件，它能够实现光信号的复用和解复用。传统的AWG通常由一系列平行的波导组成，这些波导在不同的长度下引导光信号，使得不同波长的光能够在特定位置相位匹配并合并或分离。然而，本文提出的新设计引入了一个全内反射波导镜，这不仅实现了偏振补偿，还能减小器件的尺寸，这对于集成光学器件来说是一项重大改进。 全内反射波导镜的工作原理是利用光在高折射率材料（如硅）和低折射率材料（如二氧化硅）之间的界面进行多次反射，通过控制波导的几何结构来调整光的传播路径。这种设计有助于优化光信号的传输效率，减少损耗，并且可以降低制造复杂性。 论文详细介绍了设计过程，包括数值模拟和实验制作。研究人员通过计算机模拟来优化器件参数，确保在不同波长下的高效操作。之后，他们依据模拟结果制作了原型器件，并进行了初步的实验验证，取得了积极的结果。这些实验数据证明了新设计的有效性和可行性。 全内反射型AWG器件的研制对于推动集成光学的发展具有重要意义，特别是在降低成本和提高性能方面。由于SOI材料与现有的微电子制造工艺兼容，这种新型AWG有望被广泛应用到未来的光通信系统中。目前，一些知名的半导体公司，如G::H;10和/%DIH公司，已经开始推出基于SOI的阵列波导光栅产品，进一步推动了这一领域的商业化进程。 这项工作展示了基于绝缘体上的硅材料的全内反射型阵列波导光栅在密集波分复用系统中的潜力，为未来光纤通信和光子集成电路提供了新的设计思路和技术途径。