新闻网讯 4月15日上午10:00,“武汉光电论坛”系列讲座第三十五期在武汉光电国家实验室A101会议室举行。美国马里兰大学终身教授、清华大学客座教授何炳堂教授为广大师生作了题为“微环谐振器”的报告。
光电国家实验室张新亮教授主持了本次论坛,光电国家实验室党总支书记林林为何炳堂教授颁发了第35期“武汉光电论坛”纪念盘,来自光电实验室的100余名师生参加了这次论坛。
何炳堂首先介绍了微环谐振器的一些主要特性,从《自然》杂志中的多篇报道入手,介绍了驻波腔、行波腔、光子晶体缺陷腔等腔型结构,随后引入北京天坛图片形象地类比微盘结构,引起广大师生们浓厚的兴趣,由此展开了本次论坛的主要内容——微环谐振器的基本理论与应用的介绍。
类比于法布里-珀罗谐振器结构,何炳堂先后介绍了上下载型微环谐振器和全通型微环谐振器的结构,分别讲解了自由频谱宽度、精细度、品质因子Q等基本概念,举例说明了微环谐振器具有无可比拟的灵活性来实现信道的空间分离。微环谐振器与直波导的耦合结构中,侧向耦合需要电子束光刻来精确控制微环与直波导间的间隔,而垂直耦合只需要靠外延生长就可以控制耦合系数,易于控制。利用微环谐振器可以实现多种多样的功能器件,例如滤波器、延时器、调制器、开关、门电路、放大器、激光器和传感器等,并且其具有结构紧凑、品质因子高、元件体积小等优点,十分适合用于大规模集成电路。
简单回顾了光学微环谐振器的研究历史后,何炳堂重点介绍其在美国马里兰大学的研究小组的工作。首先介绍了微环谐振器垂直耦合结构的工艺流程,随后给出一些基于GaAs-AlGaAs微环谐振器的线性器件以及具有平坦的通带和滚降的边带的二阶滤波器和三阶滤波器;针对利用马赫曾德干涉仪实现的陷波滤波器理论与实验上的差异,何炳堂给出了很好的解释;利用垂直耦合的微环谐振器实现了复用/解复用器; 验证了微环谐振器中的四波混频效应;介绍了利用微环谐振器实现全光开关、复用/解复用器、门电路的原理。在提纲挈领地介绍过无源器件后,何炳堂把大家的注意力又转移到有源微环谐振器件上。何炳堂先后讲解了基于InP材料的垂直耦合有源微环、基于InGaAsP/InP材料的微环激光器和微环放大器等器件。另外针对论坛前师生们的提问,着重介绍了有机聚合物微环和实现延时功能的微环矩阵的加工工艺和工作性能。
何炳堂随后介绍了其在清华大学的工作,并且介绍了国际上几个主要研究微环谐振器的小组的工作,最后探讨了微环谐振器存在的问题和挑战。针对微环谐振器的工艺精准性、可重复性、材料特性的限制以及器件的稳定性等方面的问题,何炳堂给出了自己的理解以及解决办法。最后,何炳堂指出:微环谐振器表现出强大的功能,能实现滤波器、调制器、激光器和传感等各种功能,但是没有一种功能是微环谐振器特有的功能,但是微环谐振器的最大优势在于它的大规模集成性。在现今社会,数据传输速率要求越来越高,大规模集成电路也是研究的重点与热点,微环谐振器利用其本身的优异特性,势必成为关键的集成器件。
报告结束后,众多教师和学生积极提问,何炳堂都一一地认真解答,会场气氛热烈、融洽。