波長間隔為3.2 nm 的電光調(diào)制和波分復(fù)用集成器件研究

王水柔，陳鶴鳴，劉雪，潘萬樂

（1 南京郵電大學(xué)電子與光學(xué)工程學(xué)院、柔性電子（未來技術(shù)）學(xué)院，南京 210023）

（2 南京郵電大學(xué)貝爾英才學(xué)院，南京 210023）

0 引言

現(xiàn)代社會，互聯(lián)網(wǎng)深入人們生活的方方面面，人們對通信容量和傳輸速度的需求也在不斷增加。現(xiàn)如今，針對單個器件的研究已趨近成熟，但如何既保持器件的良好性能，又巧妙地將多個器件級聯(lián)在同一個芯片上是解決目前通信系統(tǒng)所面臨瓶頸的重要路徑之一［1-2］。硅基光電子單片集成可以與互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）工藝高兼容，具有集成度高、價格低、尺寸小等優(yōu)點(diǎn)，可進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)。

硅基電光調(diào)制器主要有微環(huán)諧振腔型［3-4］、馬赫-曾德爾型（Mach-Zehnder，MZ）［5-7］和光子晶體諧振腔型［8-9］（Photonic Crystal Resonator，PCR）等。2014 年，SHAKOOR A 等［10］研究設(shè)計出了具有高品質(zhì)因數(shù)的一維光子晶體納米梁腔型電光調(diào)制器，但是該器件的消光比較低，只有11 dB。波分復(fù)用器結(jié)構(gòu)主要有微環(huán)諧振腔型［11］、馬赫曾德爾干涉型［12］和PCR 型［13-15］等。2018 年，YANG D 等［16］設(shè)計了一種基于一維光子晶體納米梁腔的八信道波分解復(fù)用器，實(shí)現(xiàn)了8 個波長的解復(fù)用功能。

考慮到人們對小體積、高容量、大帶寬和集成化的光互聯(lián)技術(shù)的需求，在同一芯片上實(shí)現(xiàn)光電集成是滿足該需求的最佳途徑。近幾年來對基于光子晶體的電光調(diào)制器和波分復(fù)用器進(jìn)行一體集成的研究也在逐步推進(jìn)。2015 年，ITO H 等［17］提出了一種由硅基光子晶體MZ 調(diào)制器、三角形耦合微環(huán)復(fù)用器和光開關(guān)組成的三通道集成器件，調(diào)制器的驅(qū)動電壓為1.75 V，消光比超過3 dB，相鄰信道間的串?dāng)_值低于-20 dB，器件尺寸較大，為2.0 mm×0.7 mm。……