矽光子晶片設計
協助廠商設計與驗證矽光子製程平台,一方面加強相關foundry的能量,另一方面發展臺灣本地工廠的MPW(Multi-project Service)研發及量產服務。
光學相位陣列組成的光達系統
利用光學相位陣列組成的光達系統,可以積體化製作可調波長雷射及產生短脈波或頻率調變光訊號的調變器,從而實現高精度的三維掃描成像功能或靈活的無線光傳輸。本研究量測以光學相位陣列實現光達系統的關鍵元件,並驗證群相位誤差校正技術能夠提升非等間距光學相位陣列的光束品質。輸出的光束在陣列方向上有 0.25º 的發散角。可調波長雷射是以增益晶片加上雙環可調光濾波器組成外腔式雷射,針對矽光子平台設計的雙環可調光濾波器進行了量測分析,透過溫度控制,實現波長調變達 18.855 nm。最後測量鍺矽電吸收調變器的性能,EAM在 3dB 頻寬大於 45 GHz,眼圖測量其可傳輸大於 50 Gb/s 的速率。綜合上述結果,我們驗證了光學相位陣列應用於光達的潛力,有助於此技術在各個領域的應用和普及。
基於調頻連續波的光晶片整合光學測距技術
輔助干涉儀可用來產生一系列光學時脈脈衝,以追蹤雷射的掃描波長變化,並作為修正掃頻雷射本身非線性問題的參考依據。當原始干涉數據被重新取樣到這組由時脈定義的、近似線性的波數(k)網格後,進一步透過Hilbert轉換取得解析訊號,從中可提取出每一條干涉條紋的瞬時相位。接著進行的相位解展(Phase Unwrapping)演算法能夠移除因週期性產生的 2π 跳躍,使得相位曲線變得平滑且單調遞增,真實反應雷射掃頻過程中光頻的演化。此一所導出的相位函數隨後被應用於重新對主干涉儀所產生的干涉訊號進行波數重採樣,進而線性化訊號並消除因雷射非理想特性所引起的深度軸失真。透過低色散的二氧化矽輔助干涉儀,其光路差為1.6公尺,約為測距長度的十二分之一,展示出矽基LiDAR系統於20公尺量測距離與200 mm/s速度下的應用。
建立高速矽微環調變器之模型
為因應未來超高速x100 Gb/s光晶片次系統的設計與規畫,我們之前已基於CMT (Coupled Mode Theory)建立基本的矽微環調變器模型,該模型與製造商公開發表的數據有合理的吻合度。為持續朝本中心關於使用超高功率雷射分配能量予整合式光晶片調變器,以及後續相應的無線傳輸應用等核心願景前進,我們考慮高功率操作模式下,非線性效應可能造成信號品質劣化的情形,對於元件模型進一步改良。目前已可看到高功率信號對於信號品質的影響,這有利於相關信號的分析,以進行後續系統優化的相關工作。