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余辉

性别:男
职称:副教授
单位:信息与电子工程学学院

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工作研究项目

1、窄带宽、高消光比的多通道可调谐的滤波器


多通道光栅滤波器是波分复用系统中不可或缺的一部分,对光栅滤波器性能的改善可以提高波分复用系统的稳定性。本研究专注于带宽和消光比两部分的改善,旨在实现多通道可调谐的滤波器。目前,实现的带宽是所报道成果中最窄的。本研究基于SOI材料制作波导光栅,对每一个通道添加切趾技术,通过热电极调节,可实现多通道滤波器。单通道的20dB带宽最小可以达到1nm。(单通道测试结果如下图所示)

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2、一种集成了光功率监测器的微环调制器研究


微环谐振器由于其谐振特性、高Q值、尺寸小、结构简单紧凑、易于集成等特点,在光互连中有着无法比拟的优点,是构建全光通信的重要模块。然而,由于微环带宽很窄,且硅具有高热光系数,基于硅基微环的器件非常容易受到热干扰以及制作工艺的影响。所以对微环谐振器动态监测光功率输出并进行波长锁定是必须之举,以便我们能及时调整微环谐振器的工作状态。主要研究将光功率监测器集成在微环调制器内,减小器件尺寸,同时能够用于监测微环的工作状态,以便进行反馈控制。

      


 3、一种石墨烯非易失光开关


石墨烯具有极薄的厚度,优异的光学性质,还有极高的导电能力和载流子迁移率等电学性质,可以非常好的应用在诸多电学和光学器件中去,尤其是一些尺寸很小的器件,因此石墨烯器件的研究激起了众多研究者的兴趣。

目前主要做的工作是石墨烯非易失光开关的研究。通过在器件上施加正/负电压,使石墨烯存储/失去电荷,从而改变石墨烯的材料特性(如光的透射率、化学势等),来实现光开关的目的。由于非易失的特性,施加正电压使光开关工作后,即使撤去电压,开关也能长时间稳定保持工作状态。

下面分别是石墨烯(单层)拉曼测试图和转移在氧化硅上的石墨烯 


 4、行波光电探测器研究

在速度匹配行波电极光电探测器(VM-TWPD)中,光电探测器(PD)会产生向行波电极输入端(向后)和负载端(向前)传播的光电流,通常行波电极输入端会有一个匹配电阻来消除向后传播的光电流在其输入端的反射,否则反射的向后传播的光电流和向前传播的光电流之间的相位滞后会限制带宽;虽然匹配电阻可以提高带宽,但是会浪费一半的光电流,所以提出了非周期加载的速度匹配行波电极光电探测器(图1),它的行波电极输入端是开路的,避免浪费光电流;行波电极输入端到负载端相邻PD之间的间距逐渐增加来提高带宽。


利用保角映射和部分电容的方法可以得到CPW的等效电路,加上PD的等效电路,再用传输矩阵的方法和叠加原理计算VM-TWPD的频率响应,图2VM-TWPD完整的等效电路。

PD的容性负载效应下,传输线的特征阻抗和相邻PD之间的间距有关。根据分流定理,PD产生的向前和向后传播的光电流之间的分配比取决于PD两端的阻抗。从行波电极输入端到负载端相邻PD之间的间距逐渐增加,CPW的特征阻抗在这个方向上也增加,向前和向后传播的光电流的不平衡分配减弱了它们之间的干涉相消强度,因此提高了受干涉相消限制的带宽。图3是周期和非周期加载下的频率响应。

非周期加载的速度匹配行波电极光电探测器,在行波电极输入端开路时,在避免浪费光电流的同时,提高了带宽;而且这种方法适用于加载多级PD