3、硅光子线波导：原理与应用

硅光子线波导：原理与应用

硅光子线波导凭借其强大的光约束能力以及与硅电子学的兼容性，为电子 - 光子融合提供了高度集成的平台。下面将详细介绍其可变光衰减器、非线性功能以及偏振操控等方面的特性。

1. 可变光衰减器

通过向波导核心注入载流子，利用自由载流子等离子体效应实现光衰减。以下是其具体特性：
- 传输特性 ：对于10 - mm长的波导，随着注入电流增加，注入的载流子会吸收导光。在测量的40 - nm带宽内，衰减的波长依赖性非常平坦。实现30 - dB衰减约需55 mW功率，仅为传统肋型器件功耗的一半左右，且可通过器件串联进一步降低功耗。
- 时间响应 ：1 - mm长的器件在2 - V反向偏置操作下，对10 - ns注入脉冲的响应时间约为2 ns，比传统器件快约100倍。
- 插入损耗 ：考虑具有载流子注入结构的波导的线性传播损耗，10 - mm器件的片上插入损耗估计为2 dB，1 - mm器件为0.2 dB，能满足实际应用标准。

以下用mermaid流程图展示可变光衰减器的工作流程：

graph LR
    A[注入载流子] --> B[自由载流子等离子体效应]
    B --> C[光衰减]
    C --> D[测量传输特性和时间响应]
    D --> E[评估插入损耗]

2. 非线性功能

硅光子线波导不仅可用于被动和动态功能，还是基于各种非线性效应实