集成光学

摘要： 采用光刻离子交换工艺制作了半径不同的圆形孔径变折射率平面微透镜阵列,在离子交换过程中分6个时段取样,测量不同开孔大小的变折射率平面微透镜阵列的离子交换深度、宽度和透镜元的焦距、畸变、数值孔径,发现离子交换宽度和深度之比随着离子交换时间增长而减小,在z方向和r方向的离子平均扩散速率逐渐减小,且开孔半径小的变折射率平面微透镜阵列减小得更快;随着离子交换时间增长,两种孔径的变折射率平面微透镜阵列的焦距逐渐变短,且开孔半径小的焦距相对更短;不同开孔半径的变折射率平面微透镜阵列的数值孔径随着离子交换时间增长而变大,其畸变随着离子交换时间增长而减小。变折射率平面微透镜阵列的光学特性随离子交换时间而改变的规律,为不同光学系统中所需的变折射率平面微透镜阵列的制作提供参考。

摘要： 史保森,中国科学技术大学物理学院二级教授,中国光学学会光量子科学与技术专委会委员。曾入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”,获得国家基金委杰出青年基金支持。从事量子信息、非线性光学、集成光学及量子光学的理论和实验研究,近年来在Nat.Photon.,Nat.Commun.,PRL/X等著名学术刊物以第一/通信作者发表论文100余篇。获中国光学学会光学科技奖一等奖(排名第一)和安徽省自然科学一等奖(排名第一)及2014、2016和2018年中科院优秀导师奖。

摘要： 为了降低零模波导照明系统的成本、缩小尺寸,设计并完成衍射光栅、光波导以及零模波导的片上集成,并对集成化芯片的微纳结构及性能进行验证。采用时域有限差分法对集成化芯片进行了仿真设计,基于微纳加工手段制备出片上衍射光栅、光波导以及零模波导阵列结构,对微观结构进行表征,并借助荧光微球对芯片的性能进行验证。通过荧光微球测试,制备的集成化芯片可以实现荧光微球的有效激发;通过微观结构表征,衍射光栅周期为(352.8±2.6)nm,齿宽为(155.3±2.4)nm,刻蚀深度为(67.8±3.5)nm;光波导芯层的宽度为(504.05±10.35)nm,高度为(184.9±8.9)nm;零模波导直径为(200.2±6.4)nm,深度为(301.3±7.6)nm,满足设计要求。芯片尺寸为22 mm×22 mm,最小线宽为155 nm,通过8个衍射光栅、约1000条光波导以及数十万个零模波导阵列结构的片上集成,为零模波导的照明提供了一种紧凑且有效的解决方案。

摘要： 集成光子芯片是将激光光源、低损耗波导、调制器、探测器等多类光电器件结合在一起,实现功能化集成,在高速光通讯、量子信息处理、光学传感等领域有具有重要的应用。然而由于不同的光电器件基于不同材料体系,实现多材料体系的光电器件集成极其困难。传统的异质集成和单片集成方法难以同时解决定位精度不足、低拓展性、高损耗、低带宽等一系列问题。基于飞秒激光的双光子聚合技术具有高精度和高穿透的优势,可以实现多材料体系的片上微纳光学元件增材制造,具有极高的加工自由度。本文对片上光学元件的激光增材制造这一领域进行综述,探讨了光子引线键合和微空间光路元件两种技术路径,总结了现有技术的发展现状,并对未来的发展前景进行了展望。

摘要： 采用3 dB耦合器将微环谐振器相互耦合,设计出一种新型的串联微环车比雪夫滤波器。与传统串联、并联微环滤波器结构相比,在相邻两个微环间设置了一个耦合角度,从而控制光信号在微环谐振器中的增益,通过调节环间耦合器的耦合系数,设计出一种输出光谱顶部平坦的微环滤波器。采用GaInAsP/InP材料设计微环,能够很好地利用该材料在1.55μm处低色散的特点。数值模拟表明:耦合系数的偏差率越大,通带的平坦性越差;环间耦合系数增大,通带的带宽加宽;微环与直波导间耦合系数的增大,通带由三个尖锐的谐振峰逐渐过渡为单一的谐振峰。

摘要： Ⅲ-Ⅴ族半导体波导平台在实现主动和被动器件单片集成上有自身的优势,同时基于Ⅲ-Ⅴ族材料的波长转换器可以通过非线性效应扩展波长范围。设计了一种基于InP/In_(1-x)Ga_(x)As_(y)P_(1-y)半导体波导平台的加载条状波导,并研究了基于该波导的有效波长转换。通过完美匹配层边界条件下的频域有限元仿真法分析了该波导最佳结构的TE模有效模式面积、非线性系数、有效模式折射率、波导损耗和波导色散。优化InP/In_(1-x)Ga_(x)As_(y)P_(1-y)加载条状波导的色散,使其满足零相位失配条件,实现了3 dB带宽为35 nm的波长转换,最高转换效率为−26.7 dB。同时,还分析了掺杂系数y、泵浦功率、泵浦波长、波导长度等因素对波长转换中转换带宽和转换效率的影响。InP/In_(1-x)Ga_(x)As_(y)P_(1-y)加载条状波导展现了优良的波长转换性能,可为全光波长转换的实现提供设计参考。

摘要： 红外探测器集成光学技术是将部分成像光学系统集成在杜瓦结构内部,以保证F数较小、探测目标信号能量大的同时,消除光学系统体积庞大和复杂带来的不便因素.本文研究的红外探测器集成光学低温评价技术是在不反复拆除杜瓦的前提下,直接评估集成光学系统低温MTF,缩短测试周期.进行集成光学透镜组精密装配,在此基础上开发独立的集成光学系统低温MTF评价装置,并搭建MTF测试光路,获得集成光学透镜组温度分布梯度,为集成光学透镜组的装配精度和光学性能提供可靠数据.

摘要： 传统温度检测在传感精度和响应时间等方面存在一定局限性,而基于热光效应的芯片级光电传感器不仅能够提升测量灵敏度和速度,也有利于降低系统复杂度和制造成本,近年来引起了人们广泛的关注.目前的集成温度传感器大多通过测量光学谐振腔对宽谱光源或可调谐光源的光谱响应来提供精准快速的测量解决方案,但这种基于宽光谱检测的方案无法实现实时处理,且成本较高,信号后处理较复杂,难以实现系统的整体集成.本文针对以上问题,采用硅基集成微环阵列技术设计了快速高精度的温度测量方法,通过对不同温度下级联微环阵列对单频激光的不同响应,构建光电二极管输出响应与温度变化的单调关系,从而实现实时高精度温度测量.为了提升单频光下的温度传感范围,使用多微环级联结构,并基于该结构设计了一种包括光源、微环阵列、探测器阵列、信号后处理单元和输出数据单元的硅基集成温度传感系统.根据实际用途的不同,在保证低功耗低成本的同时,该系统可以通过分别对级联微环数量、中心谐振波长以及谐振峰半高宽的设计改变温度测量范围以及温度测量分辨率,拥有比较大的设计自由度以及灵活的测量范围.通过对微环阵列的优化设计,实现了响应范围覆盖?20～105°C、精度优于60 mK、响应时间优于20μs的精准快速测量的温度传感.

摘要： 针对集成光波导电场传感器无法直接对直流电场响应的问题,基于场磨式电场传感器的基本原理,研制了一种由直流电机、屏蔽电极、集成光波导和感应电极构成的直流电场传感器,其体积为87.5 mm×58.5 mm×17.5 mm。推导给出了集成光波导直流电场传感器的工作原理,利用COMSOL软件构建了传感器的三维仿真模型,仿真得出了感应电极上的电场强度随着屏蔽电极的旋转进行周期性的变化。建立直流电场测试系统,对研制的集成光波导直流电场传感器的动态范围进行测试。结果表明:传感器的最小可测电场为5 kV/m,最大可测电场大于140 kV/m,线性相关系数为0.995 1,适合用于直流电场测量。

摘要： 本文研究了不同热光电极位置下聚合物波导布拉格光栅的调制特性,通过优化热光电极热光调制效率提高了1.24倍.为改善波导布拉格光栅芯层受热不均匀的情况,本文进一步提出了在波导布拉格光栅两侧构建空气沟槽的方案,使波导芯层的温度不均匀度小于l°C,而且在双波导通道的结构中,空气沟槽的构建可有效地降低相邻波导通道间的串扰,模拟结果得到通道间串扰由-35dB降低到-67dB.rn 在集成光学领域内，波导布拉格光栅广泛应用于光通信器件和集成光电回路中作为反射结构可以制作滤波器、调制器、激光器的反射镜、波长转换器等各种性能优越的光子器件，基于波导布拉格光栅的器件具有尺寸小、能耗低、响应快、调制深度高等诸多优点，因此具有广阔的应用前景，而波导布拉格光栅的可调节性和低串扰性是衡量器件性能优劣的重要指标。rn 许多材料可以用来制备波导布拉格光栅，其中聚合物材料是实现混合集成光器件的首选之一。聚合物材料与传统的无机材料相比，除了其价格低廉、制作简单外，更重要的是它具有较高的热光系数及较低热传导率。因此聚合物材料可以有效地降低在调制布拉格光栅时所需的功耗，并且随着波导结构的优化，热光调谐的功耗可将进一步降低。rn 本文对聚合物波导布拉格光栅结构进行了优化设计，提出了在基于聚合物波导光栅结构两侧设置空气沟槽的方案。研究分析了在不同位置的热光电极作用下，有无空气沟槽时波导布拉格光栅的温度变化分布及对通道间串扰的影响。仿真结果表明优化后结构的热光电极结构一方面可显著提高热光调制效率，另一方面可有效降低散射光对相邻通道波导的串扰。

摘要： 本文采用电子束蒸发方法(EBE)在硅衬底上生长二氧化钛(Ti02)薄膜，并利用原子力显微镜(AFM)和X射线衍射仪(XRD)分析其表面形貌和晶体结构，得知样品表面较为平整并出现明显的锐钛矿结晶峰。随后利用变温椭偏(VASE)测量得到该薄膜不同温度(293K-533K)下的椭偏参数谱，建立表面粗糙层/Ti02层硅衬底三项光学模型和Forouhi-Bloomer(FB)色散模型拟合得到Tiq的光学参数谱。从该光谱中可以明显看到，在300 nm-800 nm的光谱范围内Ti02薄膜的折射率随着温度的升高而显著降低，引入热膨胀理论和电子光子相互作用可以很好的解释这种现象。在消光系数谱中的吸收边会随着温度升高有轻微的红移现象，这归功于热驱动的带隙收缩和电子寿命减少。这些结果将会对Ti02光学器件在集成光学或太阳能电池中的应用起指导作用。

摘要： 本文首先利用光刻法获得具有镍柱阵列形状的模板,然后用电镀的方法以镍为阳极,以该模板为阴极通过控制电流大小和通电时间,在50°C水浴的条件下集成特定高度的镍柱阵列.

摘要： 本文首先利用光刻法获得具有镍柱阵列形状的模板,然后用电镀的方法以镍为阳极,以该模板为阴极通过控制电流大小和通电时间,在50°C水浴的条件下集成特定高度的镍柱阵列.

摘要： 本文首先利用光刻法获得具有镍柱阵列形状的模板,然后用电镀的方法以镍为阳极,以该模板为阴极通过控制电流大小和通电时间,在50°C水浴的条件下集成特定高度的镍柱阵列.

摘要： 本文首先利用光刻法获得具有镍柱阵列形状的模板,然后用电镀的方法以镍为阳极,以该模板为阴极通过控制电流大小和通电时间,在50°C水浴的条件下集成特定高度的镍柱阵列.

摘要： 本文提出了一种基于硅基的磁光非互易定向和反向耦合器，理论分析了器件的传输特性，通过仿真优化了器件结构。此器件的制作可利用标准CMOS工艺，便于与微电子器件集成，能实现隔离器和环路器功能。

摘要： 本文提出了一种基于硅基的磁光非互易定向和反向耦合器，理论分析了器件的传输特性，通过仿真优化了器件结构。此器件的制作可利用标准CMOS工艺，便于与微电子器件集成，能实现隔离器和环路器功能。

摘要： 本文提出了一种基于硅基的磁光非互易定向和反向耦合器，理论分析了器件的传输特性，通过仿真优化了器件结构。此器件的制作可利用标准CMOS工艺，便于与微电子器件集成，能实现隔离器和环路器功能。

摘要： 本文提出了一种基于硅基的磁光非互易定向和反向耦合器，理论分析了器件的传输特性，通过仿真优化了器件结构。此器件的制作可利用标准CMOS工艺，便于与微电子器件集成，能实现隔离器和环路器功能。

摘要： 一种制作于导光基底上的集成光学回路，具有光吸收的装置，包含基底上的一个或多个掺杂区(1)，其掺杂浓度比形成光学回路(2)的基底区高，用于吸收基底中没有被光学回路元件传导的杂散光。

摘要： 集成光学装置具备：基座；设置于所述基座的表面的光半导体元件；基板；和设置于所述基板的表面的光波导，所述光波导的入射面配置成与所述光半导体元件的出射面相对，从所述光半导体元件出射的光能够入射到所述光波导，所述光半导体元件经由金属层与所述基座连接，所述基座经由其他的金属层与所述基板连接，与所述基座的表面相对的基座底面和与所述基板的表面相对的基板底面设置在大致同一平面上。

摘要： 本发明提供了一种集成光学器件、集成投射模组和集成光学器件的制作工艺。集成光学器件包括依次叠置的保护层、第一胶层、第二胶层和固定层，还包括：衍射结构；匀光结构；其中，衍射结构设置在第一胶层上，匀光结构设置在第二胶层上，衍射结构和匀光结构向固定层的投影不重合；或者衍射结构设置在第二胶层上，匀光结构设置在第一胶层上，衍射结构和匀光结构向固定层的投影不重合。本发明解决了现有技术中不同应用场景结构光投射模式与飞行时间投射模式切换困难的问题。

摘要： 本发明提供了一种应用于光信号传输领域的集成光学芯片及其使用方法、集成光学系统，所述集成光学芯片包括：至少一个传输通道、至少一个输入器件、至少一个输出器件、切割线以及光波导；所述传输通道的输入端与所述输入器件连接，所述传输通道的输出端与所述输出器件连接；所述切割线以至少一个输入器件、至少一个输出器件或至少一个传输通道为最小切割单元；以及至少一个所述输入器件和至少一个所述输出器件耦合所述光波导。本发明通过使得集成光学芯片的生产的规格得到统一，无需根据不同的端口需求设计不同的电路版图；并且还通过根据实际需求按照切割线对所述集成光学芯片上的闲置器件进行切割，以适应不同的应用需求。

摘要： 本发明公开了一种基于铌酸锂波导光路的集成光学芯片以及集成光学组件。本发明提供的集成光学芯片具有导波、起偏、分束、合束、相位调制等多种功能，通过制作成阵列式波导光路实现了三轴光纤陀螺的多个光器件的高度集成，并采用阵列式的光纤耦合结构实现了集成光学芯片的组装。采用本发明提供的方案，三轴光纤陀螺的光器件数量可以大幅减少，提升了三轴光纤陀螺系统的可靠性和总体性能、降低了制造成本和装配难度。本发明提供的集成光学芯片以退火质子交换波导为基础，因而兼具有传统铌酸锂波导器件的光学损耗低、热稳定性高、可靠性高、制备工艺成熟等显著特点，十分有利于提升集成光学组件的工程应用价值。

摘要： 本发明提供一种集成光学元件，其包括基底、Vcsel单元及PD单元；所述Vcsel单元和所述PD单元电连接且间隔设置于所述基底的表面；所述Vcsel单元的出光口和所述PD单元的受光面位于远离所述基底的同一侧；所述Vcsel单元用于发射激光，所述PD单元用于获取经目标物反射回的所述激光以实现检测。本发明的集成光学元件制备工艺简单、生产成本低、体积小。此外，本发明还提供一种集成光学元件的制备方法及激光设备。

摘要： 一种用于检测动态压力变化的集成光学传感器(2)包括微机电系统MEMS管芯(10)，其具有MEMS膜片(12)，该MEMS膜片具有第一侧(13)和第二侧(14)，其中第一侧暴露于动态压力变化。传感器(2)还包括专用集成电路ASIC管芯(11)，其具有评估电路，该评估电路被配置为检测MEMS膜片(12)的偏转，尤其是MEMS膜片(12)的第二侧(14)的偏转。相对于ASIC管芯(11)来布置MEMS管芯(10)，使得在膜片(12)的第二侧(14)与ASIC管芯(11)的第一表面(19)之间形成具有间隙高度的间隙，并且MEMS膜片(12)、ASIC管芯(11)和MEMS管芯(10)的悬置结构(15)描述了集成光学传感器(2)的后部体积(4)。

摘要： 本发明涉及一种半导体集成光学器件以及制造半导体集成光学器件的方法，所述半导体集成光学器件包括：波导台面，所述波导台面具有包括第一芯层的第一多层、包括第二芯层的第二多层以及第一芯层和第二芯层之间的对接界面；支撑件，所述支撑件具有第一区域至第三区域；以及掩埋式半导体区域，所述掩埋式半导体区域被设置在支撑件上。第一多层在第一区域上具有第一台面宽度。第二多层在第二区域上具有第二台面宽度。在第三区域上，第二多层具有波导部，所述波导部具有小于第一台面宽度和第二台面宽度的第三台面宽度。第二芯层在第二区域上具有波导芯厚度。在波导部中，第二芯层具有芯部，所述芯部的厚度在远离对接界面的位置处不同于波导芯厚度。

摘要： 一种3D集成光学传感器包括半导体衬底(100)、集成电路(200)、布线(300)、滤光器层(400)、透明间隔物层(500)和片上漫射器(600)。半导体衬底(100)具有主表面(110)。集成电路(200)包括至少一个光敏区域(210)并且布置在衬底(100)中主表面(110)处或其附近。布线(300)提供到集成电路(200)的电连接并且连接到该集成电路(200)。布线(300)布置在半导体衬底(100)上或半导体衬底(100)中。滤光器层(400)具有依赖于方向的透射特性并且布置在集成电路(200)上。实际上，滤光器层(400)至少覆盖光敏区域(210)。透明间隔物层(500)布置在主表面(110)上，并且至少部分地包围滤光器层(400)。间隔物厚度设置成限制滤光器层(400)的光谱移动。片上漫射器(600)布置在透明间隔物层(500)上。

摘要： 本发明提供一种集成光学透镜检测器针孔，包括透镜本体和通光体，所述通光体上具有通光孔，所述通光体设置于透镜本体内部，且所述通光体上表面与透镜本体的上表面平行。以改进现有技术中集成光学透镜检测器针孔的结构，以避免了集成光学透镜检测器针孔中产生SiO