基于光子晶体纳米梁腔的反射壁下载型电光调制器

作者：朱文玲; 陈鹤鸣; 徐文凯; 胡宇宸

来源：中国激光, 2022, 1-17.

• 载流子色散效应
• 时域有限差分法
• 光子晶体纳米梁腔
• 硅基波导
• 电光调制器

高速发展的光通信产业和光互联技术，使得研究具有高调制速率、小尺寸且易集成的电光调制器件具有重要意义。本文提出了一种基于SOI(Silicon-on-Insulator)的光子晶体纳米梁腔(Photonic Crystal Nanowire Cavity, PCNC)反射壁下载型电光调制器。入射光经过主线波导后耦合进入一维光子晶体纳米梁腔，随后再次耦合进入下载波导输出。主线波导与下载波导中反射圆孔的位置与个数的优化，可以提高器件的整体透射率。纳米梁腔采用圆柱型渐变孔径，使光束更好的束缚在腔内。同时，在纳米梁腔两侧引入掺杂形成p-n结，施加较低偏压调节纳米梁腔的谐振波长，从而实现对工作波长光信号的“通”“断”调制。应用三维时域有限差分法(3D-Finite Difference Time Domain, 3D-FDTD)对调制器光学特性和电学性能进行仿真分析。结果表明，该电光调制器可以实现波长为1550.01nm的光信号调制，调制电压仅为1.2V，插入损耗为0.2dB，消光比为24dB，尺寸仅为54um~2，调制速率为8.7GHz，调制带宽为122GHz，调制速率下的能耗仅为4.17pJ/bit，所提出的电光调制器，结构紧凑性能优异，可望应用于高速大容量光通信系统和集成硅光子技术的领域。

• 单位
  南京邮电大学