硅光子技术：波分复用器与芯片集成新突破

"本文主要探讨了硅光子学中的波分复用技术，包括4种不同的波分复用器和相关的单片集成发射接收芯片。文章强调了硅纳米线阵列波导光栅和刻蚀衍射光栅在大通道数密集波分复用中的优势，以及马赫-曾德尔结构和微环谐振器在少量通道应用中的适用性。此外，作者还介绍了他们自主设计和制备的硅纳米线阵列波导光栅和刻蚀衍射光栅，通过创新技术提高了器件性能，如降低串扰和反射损耗。" 在硅光子学领域，波分复用（WDM）是一种关键技术，它允许在同一光纤中同时传输多个不同波长的光信号，从而极大地提高了光通信系统的容量。本文主要讨论了4种在硅基平台上实现的波分复用器，每种都有其特定的应用场景和优势。 首先，硅纳米线阵列波导光栅和刻蚀衍射光栅是用于增加通道数的理想选择，尤其适用于需要大量通道的大密度波分复用系统。这两种技术可以通过单个芯片实现通道的成倍扩展，减少了器件的复杂性和成本。硅纳米线阵列波导光栅利用光的干涉效应来分离不同波长的光，而刻蚀衍射光栅则是通过光的衍射来实现波长的选择。 其次，马赫-曾德尔（Mach-Zehnder）结构和微环谐振器虽然在通道数较少的应用中表现出色，但当需要增加通道数时，它们通常需要多个单元级联，这可能导致波长精度下降和间隔控制困难。马赫-曾德尔干涉仪依赖于两个分束器和一段可调谐的延迟线，而微环谐振器则利用光在微环内的多次往返传播来实现波长选择。 文中还提到了作者团队在优化这些器件性能方面所做的工作。对于硅纳米线阵列波导光栅，他们采用阵列波导展宽方法来减少串扰，实现了低于-15dB的低串扰水平。而在刻蚀衍射光栅上，通过引入二维光子晶体反射镜，成功降低了反射损耗，损耗减少了3dB，这对于提高光能效和信号质量至关重要。 这篇研究论文深入剖析了硅光子学中波分复用技术的不同实现方式及其优缺点，同时也展示了在实际设计和制造过程中如何通过技术创新提升器件性能。这些研究成果对于推动硅光子集成技术的发展，尤其是对于高容量、低能耗的光通信系统具有重要意义。