基于绝缘体上硅的一种改进的Mach-Zehnder声光调制器?

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秦晨, 余辉, 叶乔波, 卫欢, 江晓清. 2016: 基于绝缘体上硅的一种改进的Mach-Zehnder声光调制器?, 物理学报, null(1): 014304. doi: 10.7498/aps.65.014304
引用本文: 秦晨, 余辉, 叶乔波, 卫欢, 江晓清. 2016: 基于绝缘体上硅的一种改进的Mach-Zehnder声光调制器?, 物理学报, null(1): 014304. doi: 10.7498/aps.65.014304
Qin Chen, Yu Hui, Ye Qiao-Bo, Wei Huan, Jiang Xiao-Qing. 2016: An improved Mach-Zehnder acousto-optic mo dulator on a silicon-on-insulator platform, Acta Physica Sinica, null(1): 014304. doi: 10.7498/aps.65.014304
Citation: Qin Chen, Yu Hui, Ye Qiao-Bo, Wei Huan, Jiang Xiao-Qing. 2016: An improved Mach-Zehnder acousto-optic mo dulator on a silicon-on-insulator platform, Acta Physica Sinica, null(1): 014304. doi: 10.7498/aps.65.014304

基于绝缘体上硅的一种改进的Mach-Zehnder声光调制器?

An improved Mach-Zehnder acousto-optic mo dulator on a silicon-on-insulator platform

  • 摘要: 传统的基于绝缘体上硅的Mach-Zehnder (MZ)声光调制器中,叉指换能器位于两臂的同一侧.为实现高的调制效率,声表面波的波峰和波谷分别调制MZ干涉仪的两臂,这要求控制MZ干涉仪两臂之间的距离为奇数倍声波半波长.但实际上由于传播过程中衬底材料的变化,声波波长会变大,这会导致两臂的间距难以准确设置.另一方面,声波在传播过程中经过MZ干涉仪的一臂后会发生衰减,降低了对另一臂的调制效果,影响了整体的调制效率.本文针对这些问题给出了一种解决方案,把叉指换能器放在MZ波导两臂之间,确保MZ干涉仪两臂到叉指电极中心距离相等.采用有限元法,首先对新提出的结构进行分析,然后通过声光互作用原理得到了材料的折射率变化;进而研究了波导类型、波导宽度、氧化锌厚度及叉指对数等因素对声光调制效率的影响,并对声光调制器的结构参数进行了优化以提高其性能.基于COMSOL Multiphysics 的仿真结果表明,当条波导宽度为6μm,氧化锌只覆盖有叉指电极的部分且厚度为2.2μm,控制叉指电极数目为50对时,波导有效折射率变化在驱动电压为1 V时可以达到4.08×10?4,比传统结构提高了12%。
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出版历程

基于绝缘体上硅的一种改进的Mach-Zehnder声光调制器?

  • 浙江大学信息与电子工程学院,集成光电子实验室,杭州 310027

摘要: 传统的基于绝缘体上硅的Mach-Zehnder (MZ)声光调制器中,叉指换能器位于两臂的同一侧.为实现高的调制效率,声表面波的波峰和波谷分别调制MZ干涉仪的两臂,这要求控制MZ干涉仪两臂之间的距离为奇数倍声波半波长.但实际上由于传播过程中衬底材料的变化,声波波长会变大,这会导致两臂的间距难以准确设置.另一方面,声波在传播过程中经过MZ干涉仪的一臂后会发生衰减,降低了对另一臂的调制效果,影响了整体的调制效率.本文针对这些问题给出了一种解决方案,把叉指换能器放在MZ波导两臂之间,确保MZ干涉仪两臂到叉指电极中心距离相等.采用有限元法,首先对新提出的结构进行分析,然后通过声光互作用原理得到了材料的折射率变化;进而研究了波导类型、波导宽度、氧化锌厚度及叉指对数等因素对声光调制效率的影响,并对声光调制器的结构参数进行了优化以提高其性能.基于COMSOL Multiphysics 的仿真结果表明,当条波导宽度为6μm,氧化锌只覆盖有叉指电极的部分且厚度为2.2μm,控制叉指电极数目为50对时,波导有效折射率变化在驱动电压为1 V时可以达到4.08×10?4,比传统结构提高了12%。

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