面向下一代高速光通信系统的无啁啾低功耗硅基微环光调制研究

可集成的无啁啾低功耗电光调制器是下一代高速光通信系统的重要部件。硅光子学的崛起为研制可大规模集成的高速光调制器提供了机遇。但由于硅的电光效应较弱，基于马赫-曾德结构的硅调制器存在功耗高、尺寸大的不足。基于折射率调制的微环结构虽可利用其谐振增强电光效应、降低功耗和尺寸，但谐振会限制其调制速率，并带来严重的信号啁啾。为此，本项目将从微环的模式耦合理论入手，研究新的微环调制机理，并设计相应的器件结构，以充分利用谐振增强电光效应，同时消除其对调制速率和啁啾特性带来的限制。本项目还将研究微环产生不同调制码型的方法，以适应未来的实际应用需求。项目将通过理论和实验相结合的方法，探明微环结构与频率啁啾、驱动电压、调制深度等性能参数之间的内在联系，提出新型硅基光调制器的设计方法，实现无啁啾、低功耗的高速硅微环光调制器。本项目的研究成果可望在下一代光传送网络和高速光互连的光电混合集成芯片方面获得重要应用。

我们首先探明了单个微环实现无啁啾调制的基本原理，实现了无啁啾非归零码和归零码的调制功能，利用单个微环实现频移键控码型调制。分析了无啁啾微环调制器功耗性能，发现其可支持调制速率和所需功耗之间存在折衷关系。此外还将微环调制原理进行拓展，实现可调的滤波功能。受此项目支持，已在国内外权威杂志发表论文20篇，其中Optics Express发表论文3篇，Optics Letters发表论文3篇，Journal of Lightwave Technology论文2篇，国际会议OFC论文2篇，获得国家授权专利2项。