面上项目(60万):基于氮化硅波导的高精度大带宽片上全光模数转换器机理与技术探索
科技
2024-11-07 08:28
英国
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近日，西安邮电大学的研究团队，成功完成了面上项目（60万）：基于氮化硅波导的高精度大带宽片上全光模数转换器机理与技术探索。本项目面向微波光子等领域对宽带模拟信号的数字化需求，针对目前电子ADC（Analog-to-digital converter）面临的瓶颈，在广泛对比现有光子辅助ADC、光采样电量化ADC、全光ADC方案优缺点的基础上，开展基于氮化硅光波导的高速、高精度、低功耗、可集成片上全光模数转换器关键技术研究。项目取得的主要研究成果如下：（1）建立了面向全光模数转换应用背景，以氮化硅光波导为平台的全光模数转换系统理论模型，分析了不同孤子特征参数（功率、脉宽、偏振、啁啾等）与波导参数（非线性系数、色散、模场分布）下的四波混频、交叉偏振调制效应规律，揭示采样孤子脉冲在氮化硅波导中的时频动态演化特性。（2）分别研制了基于二维材料三碲化锆（ZrTe3）纳米片、硫化亚铜（CuS2）纳米片、铋烯（Bismuthene）纳米片、以及铋氧碲（Bi2O2Te）纳米片的被动锁模超快光纤激光器，首次将上述材料作为可饱和吸收体置入环形腔光纤激光器中，并在合适的泵浦功率和偏振态下，得到输出重频为基频和谐波、且中心波长在1550nm波段的皮秒量级超短光脉冲，脉冲最高重频达到1.78GHz，为实现全光采样提供了优良光源。（3）设计了条槽混合型和双槽型两种极大色散光波导，以及两种色散平坦氮化硅基光波导，为实现基于啁啾效应的采样脉冲信号速率倍增、基于四波混频的片上全光采样提供了最佳光学载体。（4）开展了基于氮化硅/掺氢非晶硅混合光波导中交叉偏振调制效应的全光量化研究，设计了一种双脊形氮化硅/掺氢非晶硅光波导，掺氢非晶硅与氮化硅的大折射率差可以很好的将光场限制在掺氢非晶硅芯层中，双脊形结构可以降低波导的损耗。设计了基于该效应的全光量化系统，可以产生8π的非线性相移，对应量化等级为16，量化分辨率为4 bit，实际有效比特数为3.82 bit。（5）针对片上全光模数转换系统遇到的偏振敏感问题，设计了台阶状单槽型、对角刻蚀亚波长光栅型、W型三种片上偏振旋转器和非对称反向双锥脊形渐变型、贝塞尔曲线型绝热渐变波导型、多段等长微锥波导型、脊状亚波长纳米孔级联Y分束型等四种偏振分束-旋转器，上述器件最宽工作波长范围500nm（覆盖了O到U波段），为片上全光模数转换中光的偏振态操控提供了备选方案。链接：https://pan.baidu.com/s/1qUK54vAMvUbHI5VjY9qLPQ 提取码：wzgy
