Đề xuất thiết kế bộ chuyển đổi và ghép kênh hai mode dựa trên cấu trúc giao thoa đa mode và chữ Y bằng ống dẫn sóng silic

##plugins.themes.academic_pro.article.main##

Author

  • Trần Tuấn Anh, Trần Đức Hân, Vũ Văn Yêm

Từ khóa:

bộ ghép (phân) kênh theo mode
bộ ghép đa mode
bộ ghép hình chữ Y
phương pháp truyền chùm
ống dẫn sóng silic

Tóm tắt

Bài báo này đề xuất một bộ chuyển đổi ghép/phân kênh hai mode với băng rộng, hiệu suất cao và dung sai chế tạo lớn bởi nền tảng vật liệu silic trên nền thủy tinh silic SiO2. Bằng cách sử dụng một bộ ghép giao thoa đa mode 3×1 MMI, một bộ ghép tiếp giáp chữ Y hình sin ở hai nhánh ra và hai bộ dịch pha hình cánh bướm tuyến tính, tổng hợp mode từ sự kết hợp của mode cơ sở và mode bậc một được chuyển đổi thành mode cơ sở được sáng tỏ thông qua mô phỏng. Kết quả mô phỏng bằng phương pháp mô phỏng truyền chùm ba chiều 3D-BPM (three dimensions - beam propagation method) kết hợp phương pháp hệ số chiết suất hiệu dụng cho thấy hiệu suất chuyển đổi mode cao lên đến 93.32% trong toàn bộ băng C với suy hao chèn thấp. Thêm nữa, cấu trúc đề xuất có dung sai chế tạo theo chiều rộng vùng đa mode có thể đạt được ± 20 nm. Cấu kiện được đề xuất phù hợp cho những ứng dụng của mạch tích hợp quang trên một chíp.

Tài liệu tham khảo

    [1] N. Hanzawa, K. Saitoh, T. Sakamoto, T. Matsui, K. Tsujikawa, M. Koshiba, and F. Yamamoto, “Mode multi/demultiplexing with parallel waveguide for mode division multiplexed transmission”, Opt. Express, vol. 22, no. 24, pp. 29321–29330, 2014.
    [2] N. Bozinovic, Y. Yue, Y. Ren, M. Tur, P. Kristensen, H. Huang, A. E. Willner, and S. Ramachandran, “Terabit-Scale Orbital Angular Momentum Mode Division Multiplexing in Fibers”, Science (80-. )., vol. 340, no. 6140, pp. 1545–1548, 2013.
    [3] F. Saitoh, K. Saitoh, and M. Koshiba, “A design method of a fiber-based mode multi/demultiplexer for mode-division multiplexing.”, Opt. Express, vol. 18, no. 5, pp. 4709–4716, 2010.
    [4] R. Ryf, S. Randel, A. H. Gnauck, C. Bolle, A. Sierra, S. Mumtaz, M. Esmaeelpour, E. C. Burrows, R. J. Essiambre, P. J. Winzer, D. W. Peckham, A. H. McCurdy, and R. Lingle, “Mode-division multiplexing over 96 km of few-mode fiber using coherent 6×6 MIMO processing”, J. Light. Technol., vol. 30, no. 4, pp. 521–531, 2012.
    [5] S. G. Leon-Saval, N. K. Fontaine, J. R. Salazar-Gil, B. Ercan, R. Ryf, and J. Bland-Hawthorn, “Mode-selective photonic lanterns for space-division multiplexing”, Opt. Express, vol. 22, no. 1, pp. 1036–1044, 2014.
    [6] T. Uematsu, Y. Ishizaka, Y. Kawaguchi, K. Saitoh, and M. Koshiba, “Design of a compact two-mode multi/demultiplexer consisting of multimode interference waveguides and a wavelength-insensitive phase shifter for mode-division multiplexing transmission”, J. Light. Technol., vol. 30, no. 15, pp. 2421–2426, 2012.
    [7] S. Randel, R. Ryf, A. Sierra, P. J. Winzer, A. H. Gnauck, C. A. Bolle, R.-J. Essiambre, D. W. Peckham, A. McCurdy, and R. Lingle, “6×56-Gb/s mode-division multiplexed transmission over 33-km few-mode fiber enabled by 6×6 MIMO equalization”, Opt. Express, vol. 19, no. 17, pp. 16697–16707, 2011.
    [8] Y. Shi, S. Anand, and S. He, “Design of a polarization insensitive triplexer using directional couplers based on submicron silicon rib waveguides”, J. Light. Technol., vol. 27, no. 11, pp. 1443–1447, 2009.
    [9] J. B. Driscoll, R. R. Grote, B. Souhan, J. I. Dadap, M. Lu, and R. M. Osgood, “Asymmetric Y junctions in silicon waveguides for on-chip mode-division multiplexing.”, Opt. Lett., vol. 38, no. 11, pp. 1854–6, 2013.
    [10] M. Ye, Y. Yu, J. Zou, W. Yang, and X. Zhang, “On-chip multiplexing conversion between wavelength division multiplexing-polarization division multiplexing and wavelength division multiplexing-mode division multiplexing”, Opt. Lett., vol. 39, no. 4, pp. 758–761, 2014.
    [11] Y. Li, C. Li, C. Li, B. Cheng, and C. Xue, “Compact two-mode (de)multiplexer based on symmetric Y-junction and Multimode interference waveguides”, Opt. Express, vol. 22, no. 5, p. 5781, 2014.
    [12] M. Koshiba, S. Member, Y. Tsuji, and M. Hikari, “Time-Domain Beam Propagation Method and Its Application to Photonic Crystal Circuits”, vol. 18, no. 1, pp. 102–110, 2000.
    [13] Y. F. Li, C. Y. Wang, and M. L. Hu, “A fully vectorial effective index method for photonic crystal fibers: Application to dispersion calculation”, Opt. Commun., vol. 238, no. 1–3, pp. 29–33, 2004.
    [14] S. T. Lim, C. E. Png, E. A. Ong, and Y. L. Ang, “Single mode, polarization-independent submicron silicon waveguides based on geometrical adjustments”, Opt. Express, vol. 15, no. 18, pp. 11061–72, Sep. 2007.
    [15] M. Bachmann, P. a Besse, and H. Melchior, “General self-imaging properties in N × N multimode interference couplers including phase relations”, Appl. Opt., vol. 33, no. 18, p. 3905, 1994.
    [16] L. B. Soldano and E. C. M. Pennings, “Optical Multi-Mode Interference Devices Based on Self-Imaging: Principles and Applications”, J. Light. Technol., vol. 13, no. 4, pp. 615–627, 1995.
    [17] S. H. Jeong and K. Morito, “Novel optical 90o hybrid consisting of a paired interference based 2×4 MMI coupler, a phase shifter and a 2×2 MMI coupler”, J. Light. Technol., vol. 28, no. 9, pp. 1323–1331, 2010.
    [18] W. Bogaerts, R. Baets, P. Dumon, V. Wiaux, S. Beckx, D. Taillaert, B. Luyssaert, J. Van Campenhout, P. Bienstman, and D. Van Thourhout, “Nanophotonic waveguides in silicon-on-insulator fabricated with CMOS technology”, J. Light. Technol., vol. 23, no. 1, pp. 401–412, 2005.
Xem thêm

##plugins.themes.academic_pro.article.sidebar##

Đã Xuất bản

Nov 30, 2016
Download
PDF
Cách trích dẫn
Tran Tuan Anh, Tran Duc Han, Vu Van Yem. “Đề xuất thiết Kế bộ chuyển đổi Và ghép Kênh Hai Mode dựa Trên cấu Trúc Giao Thoa đa Mode Và chữ Y bằng ống dẫn sóng Silic”. Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, vol 11, số p.h 108.2, Tháng Mười-Một 2016, tr 6-11, https://jst-ud.vn/jst-ud/article/view/1823.

##plugins.themes.academic_pro.article.details##