Bộ định tuyến cho hai mode ánh sáng phân cực TM dùng vật liệu soi

Bài viết mô tả nguyên lý hoạt động của thiết bị đề xuất đồng thời dùng mô phỏng số để thiết kế và tối ưu thiết bị. Sau đó chúng tôi đi đánh giá hiệu năng hoạt động và sai số chế tạo của thiết bị. Cuối cùng là kết luận về thiết bị của chúng tôi.

Dương Quang Duy, Hồ Đức Tâm Linh, Nguyễn Tấn Hưng ……… BỘ ĐINH ̣ TUYẾN CHO HAI MODE ÁNH SÁNG PHÂN CỰ C TM DÙNG VẬT LIỆU SOI Dương Quang Duy1, Hồ Đức Tâm Linh 2, Nguyễn Tấn Hưng 2, Trương Cao Dũng 1, Đặng Hoài Bắc (1) Học Viện Cơng nghệ Bưu Chính Viễn Thơng, Hà Nội (2) Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng Tóm tắt – Một thiết bị định tuyến hai mode quang phân cực từ ngang (TM) dựa ghép/tách mode với cấu trúc dẫn sóng rid tảng SOI điều khiển linh hoạt thông qua dịch pha (PS) Ngoài PS, thiết bị tạo nên từ yếu tố gồm ghép Chữ Y đối xứng giao thoa đa mode (MMI) Thông qua phương pháp mô số (3D-BPM EIM), thiết bị chứng tỏ có khả làm việc dải rộng bước sóng bao gồm băng C, L phần ba băng S Trong suy hao chèn kênh (IL) nhiễu xuyên kênh (CrT) - 2.58 dB < IL < - 0.21 dB -20.45 dB < CrT < -44.7 dB Hơn nữa, với kích cỡ μm × 208 μm sai số chế tạo tương đối lớn thiết bị làm dễ dàng tương thích với cơng nghệ chế tạo mạch tích hợp để ứng dụng vào mạch quang tử bên hệ thống kết hợp MDM-WDM.1 Từ khóa- dẫn sóng da ̣ng nóc (mái), giao thoa đa mode, lan truyền mode phân cực, Silicon bề mă ̣t cách ly, quang tử Silicon, điê ̣n ngang, từ ngang, phương pháp truyề n chùm tia, phương pháp chỉ số hiê ̣u du ̣ng I GIỚI THIỆU Các mạch quang phẳng dựa nên tảng SOI (Silicon on Insulator) chứng tỏ khả hoạt động với hiệu cao, suy hao thấp, băng thông rộng điều khiển phân cực với tốc độ cao [1], [2] Từ đó, kĩ thuật MDM gắn với vật liệu SOI phát triển mạnh đóng vai trị quan trọng hướng tiềm việc mở rộng dung lượng truyền dẫn quang tính đến thời điểm Khi mà kết hợp kĩ thuật MDM với kĩ thuật WDM nâng dung lượng truyền dẫn quang lên gấp nhiều lần [3], [4] Trong kĩ thuật MDM, nhân tố phổ biến nhà khoa học quan tâm ghép/tách mode [5]-[7] mà chúng thực việc truyền dẫn mode quang khơng xảy tượng nhiễu xun kênh đặc tính trực giao mode Bên cạnhthi đó, chuyển đổi mode quang [8]-[10], chuyển mạch mode [11], [12] hay định tuyến mode [13], [14] đóng vai trị quan trọng kĩ thuật MDM Mặt khác, trạng thái phân cực mode quang truyền sợi quang không Tác giả liên hệ: Dương Quang Duy Email: duydq@ptit.edu.vn Đến tòa soạn: 2/2020, chỉnh sửa: 4/2020, chấp nhận đăng: 4/2020 bảo tồn q trình truyền hồn tồn ngẫu nhiên [15], [16] Vì vậy, việc thiết kế thiết bị quang tử hỗ trợ mode phân cực TE (Transverse electric) trình bày khó để ứng dụng vào hệ thống MDM truyền khoảng cách xa mà sử dụng sợi quang Để giải vấn đề này, cấu trúc quang tử hỗ trợ hai trạng thái phận cực TE TM đề xuất Trong đó, cấu trúc ghép/tách hỗ trợ hai mode không nhạy phân cực thấp (TE0/TM0 vàTE1/TM1) [17] dựa ghép Chữ Y đối xứng giao thoa đa mode (MMI) với PS thụ động có dải băng hoạt động 95 nm với IL > - 1.74 dB CrT < - 19.6 dB Cấu trúc sử dụng phân cực lưới (grating polarizer) phổ biến, hỗ trợ đến bốn mode không nhạy phân cực [18] với CrT < 20 dB dải băng hoạt động khoảng 100 nm Tuy nhiên, phủ nhận vai trò cấu trúc ghép/tách mode hỗ trợ trạng thái phân cực mạng truyền dẫn onchip [19] mà không sử dụng sợi quang Mặt khác, đặc tính kĩ thuật, cấu trúc hỗ trợ trạng thái phân cực thường có hiệu cao cấu trúc hỗ trợ hai trạng thái phân cực TE TM Chẳng hạn, dải băng hoạt động, suy hao chèn kênh nhiễu xuyên kênh cấu trúc [6] 100 nm, IL > - 0.3 dB, CrT < - 22 dB [7] 150 nm, IL > - dB, CrT < - 24 dB tốt so với cấu trúc [17], [18] Nên vị trí đó, việc sử dụng kết hợp cấu trúc hỗ trợ trạng thái phân cực khác đóng vai trị quan trọng việc nâng cao dung lượng truyền dẫn hiệu hoạt động cho hệ thống kết hợp MDMWDM Vì vậy, bên cạnh thiết bị quang tử điều biến mode phân cực TE, số thiết bị tương tự cho mode phân cực TM đề xuất (DE)MUX bốn mode phân cực TM [19] mà sử dụng chuyển đổi phân cực [20] để nâng cao dung lượng truyền dẫn quang cho mạng onchip tương lai Hay chuyển đổi mode [21], [22] đóng vai trị quan trọng việc đấu chéo mode tương tự chức OXC (Optical Cross Connect) kĩ thuật WDM Trong báo này, đề xuất thiết bị định tuyến hai mode TM0 TM1 với cấu trúc dựa ghép/tách mode tương tự [6], [7] [17] với PS tích cực có khả điều khiển để chọn ngõ cho hai mode TM ngõ vào Mô số thiết bị đề xuất cho thấy rằng, với IL giao động từ - SỐ 01 (CS.01) 2020 TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG BỘ ĐINH ̣ TUYẾN CHO HAI MODE ÁNH SÁNG PHÂN CỰ C TM DÙNG VẬT LIỆU SOI 2.58 dB đến - 0.21 dB băng thơng hoạt động thiết bị đề xuất 120 nm CrT nằm khoảng - 20.45 dB đến - 44.7 dB Hơn nữa, việc kết hợp sử dụng ghép Chữ Y đối xứng với MMI làm cho thiết bị định tuyến trở nên gọn gàng nên hiệu hoạt động tốt so với định tuyến [13], [14] Đầu tiên, mô tả nguyên lý hoạt động thiết bị đề xuất đồng thời dùng mô số để thiết kế tối ưu thiết bị Sau chúng tơi đánh giá hiệu hoạt động sai số chế tạo thiết bị Cuối kết luận thiết bị II.THIẾT KẾ VÀ TỐI ƯU 2.1 Tổng quan thiết bị Như đề cập trên, thiết bị đề xuất bao gồm ghép Chữ Y đối xứng, giao thoa đa mode × MMI PS (màu xanh Hình 1) mà định tuyến mode TM0 TM1 từ ngõ vào đến ngõ tác dụng nhiệt độ cảm ứng nhiệt, chiết suất ứng pha tạp [23] từ thay đổi độ dịch pha mode dẫn truyền qua PS theo (1) [17] Trong báo này, cần PS thay đổi độ dịch pha mode dẫn truyền qua ± π/2 để thực cấu hình định tuyến cho thiết bị Bảng 2.2 Thiết kế tối ưu Đầu tiên chúng tơi sử dụng cấu trúc dẫn sóng SOI dạng ridge với chiều cao lớp lõi lớp phiến slab 500 nm 120 nm Để tính tốn lan truyền mode quang bên cấu trúc đề xuất, giả sử chiết suất lớp lõi lớp vỏ Si = 3.46 SiO2 = 1.44 cửa sổ bước sóng trung tâm 1550 nm Chúng tơi đặt chiều dài dẫn sóng đầu vào LIN = 20 μm dùng mơ só để thực khảo sát chiết suất hiệu dụng Neff mode dẫn hàm số độ rộng dẫn sóng đầu vào WIN Hình 2, từ chúng tơi chọn độ rộng WIN = μm mà thiết bị dẫn tốt hai mode quang TM0 TM1 Hình Chỉ số hiệu dụng mode dẫn hàm số độ rộng dẫn sóng đầu vào thiết bị Tiếp đến, chúng tơi thiết kế ghép Chữ Y đối xứng kết hợp với ghép giao thoa đa mode, để PS thực dịch pha mode dẫn truyền qua góc pha ± π/2 mode đầu vào chuyển đến ngõ theo phương trình tốn sau: j /2 Hình Hình vẽ mô tả thiết bị đề xuất a) Mặt chiếu đứng b) Mặt chiếu L ps  (0, LPS )  (  ( z )   v ( z )) dz  3 Lps dz  n W ( z) e (1) ps Bảng Cấu hình PS cho thiết bị định tuyến hai mode TM0 TM1 Mode đầu vào TM0 TM1 Cổng ngõ Độ dịch pha ∆𝚽 PS O1 π/2 O2 - π/2 O1 - π/2 O2 π/2 hiệu dụng PS thay đổi [8] điện áp V+ V- để điều chỉnh kích thước vùng dẫn PS nhờ hiệu SỐ 01 (CS.01) 2020  j0 e  (2) j  /2 j   e j e j /2  e * e  j1 X   j /2 e  e e j  e j /2  (3) X0   e j e j /2  e * e   e j /2 e j  e j /2 j  Trong đó, ma trận × mô tả pha biên độ mode TM0 TM1 truyền qua ghép Chữ Y đối xứng [24] Ma trận × thực chức 3-dB ghép giao thoa đa mode × MMI thực thi chế giao thoa tổng quát [25] θ0, θ1 pha tích lũy X0, X1 kết mơ tả hoạt động định tuyến thiết bị cho mode TM0 TM1 [7] Chúng sử dụng ghép Chữ Y đối xứng [24], đặc tính ghép dễ dàng đóng vai trị chia đôi công suất mode TM0 TM1 sau mode rẽ vào hai nhánh Cả hai trường hợp sau tạo mode TM0 nên dựa vào Hình 2, TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG Dương Quang Duy, Hồ Đức Tâm Linh, Nguyễn Tấn Hưng ……… chọn độ rộng nhánh ghép Chữ Y WS = 0.6 μm để đảm bảo nhánh dẫn mode cở Ngồi ra, để giảm suy hao cơng suất mode truyền qua ghép này, sử dụng nhánh cong thay nhánh thẳng [26] Từ việc thiết kế ghép Chữ Y khơng khó khăn mơ số mà chúng tơi nhanh chóng chọn giá trị phù hợp cho với GS = 1.56 μm LS = 50 μm Mặt khác, ta thấy rằng, sau rẽ vào hai nhánh ghép Chữ Y, pha hai mode trường hợp mode đầu vào TM0 đồng pha với mode đầu vào TM1 mode ngược pha 1800 (π radial) Việc mơ hình tốn (2) (3), để giải thích lí điều khiển PS để độ dịch pha qua ± π/2 Khác với việc thiết kế PS MUX/DEMUX [6], [7] hay [17] mà tác giả tìm chiều dài chiều rộng phù hợp PS để mode dẫn truyền qua bị lệch pha góc π/2 hay - π/2 (1) Trong thiết kế định tuyến này, chúng tơi tìm chiết suất hiệu dụng cần tạo cho PS điều khiển từ yếu tố bên đề cập [8], [23] cho góc dịch pha ứng với chiết suất π/2 - π/2 (1) Để tìm giá trị này, khởi tạo PS với giá trị ban đầu gồm LPS = 12.7 μm WPS = WS, sau chúng tơi khảo sát độ dịch pha mode ΔΦ truyền qua PS hàm số chiết suất hiệu dụng Neff mơ tả Hình cách khởi động giá trị kinh nghiệm ghép × MMI bao gồm LMMI = 69 μm với Wtp = 0.8 μm Ltp = 11.8 μm thông số cho cổng đầu vào đầu MMI nhằm giảm suy hao cho mode dẫn qua giao thoa đa mode Sau chúng tơi khảo sát cơng suất mode dẫn từ đầu vào đến đầu thiết bị đề xuất hàm số WMMI Việc khảo sát thực tương tự trường hợp chúng tơi tìm WIN hay Neff nên từ chúng tơi tìm độ rộng tối ưu WMMI = μm mà cơng suất mode TM0 TM1 dẫn đến ngõ đạt giá trị cực đại Weff  WMMI n    c   ne  2 n e  nc2  1/2 (4) Ở đây, ne nc số chiết suất lớp lõi lớp vỏ cấu trúc đề xuất, λ bước sóng quang, WMMI Weff độ rộng vùng lõi độ rộng hiệu dụng dẫn sóng Sau việc thiết kế hoàn thành, chương đánh giá hiệu thiết bị đề xuất thông qua việc khảo sát đáp ứng dải bước sóng điển hình bao gồm băng S, C L Sau đó, chúng tơi khảo sát sai số chế tạo thiết bị để đánh giá khả chế tạo ứng dụng thiết bị vào hệ thống MDM thực tế III ĐÁNH GIÁ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Hiệu quang học Hình Độ dịch pha mode dẫn qua PS hàm số chiết suất hiệu dụng Từ kết khảo sát này, tìm giá trị chiết suất phù hợp để điều khiển n1 = 3.739 n2 = 2.776 ứng với độ dịch pha qua PS ΔΦ1 = 900 (π/2) ΔΦ2 = - 900 (- π/2) Điều đặt yêu cầu cho tính tốn chuẩn xác yếu tố tác động bên mà gây thay đổi chiết suất cho PS công suất nguồn nhiệt, mức điện áp hay nồng độ pha tạp chất điện dẫn…mà cần tính tốn kĩ Cuối cùng, chúng tơi thiết kế giao thoa đa mode × MMI với chiều dài LMMI = 3Lπ/2 để thực chế giao thoa tổng quát với chu kì tạo ảnh [25] Về lý thuyết, chúng tơi cần tìm Lπ = 4ne(Weff)2/3λ với độ rộng hiệu dụng Weff giao thoa đa mode tính (4) mà σ = để ghép × MMI hỗ trợ mode phân cực TM Bởi giao thoa đa mode hỗ trợ mode phân cực khác sai khác độ rộng chúng, nên chúng tơi tìm độ rộng WMMI phù hợp cho ghép × MMI SỐ 01 (CS.01) 2020 Đầu tiên, kiểm tra lại hoạt động thiết bị cửa sổ bước sóng 1550 nm mà sử dụng trình thiết kế Bằng cách sử dụng mơ số, chúng tơi kích thích mode TM0 TM1 đầu vào thiết bị ghi lại trình tiến triển mode dẫn chúng truyền đến ngõ thiết bị với hai trạng thái điểu khiển PS Bảng Sự mô tả trực quan Hình cho thấy, trình tiến triển mode dẫn tương đối giống vùng trước chúng bắt đầu đến ngõ thiết bị đề xuất Dựa vào thang màu công suất chuẩn hóa bên phải Hình 4, thấy suy hao cơng suất ngõ thiết bị ứng với bốn trường hợp khác Việc đánh giá xác suy hao công suất nhiễu xuyên kênh thiết bị quang tử để đánh giá hiệu hoạt động thiết bị thường thực thơng qua việc khảo sát hai thông số suy hao chèn kênh - IL nhiễu xuyên kênh – CrT (5) (6) Đầu tiên, thiết lập việc đo liệu cách khởi động đầu đo công suất ngõ thiết bị vùng nhớ đủ lớn để lưu lại liệu đo Sau chúng tơi kích thích dãi bước sóng rộng bao gồm ba băng S, C L cho bốn trường hợp Hình Kết thu được, chúng tơi mơ tả Hình với CrT = - 20 dB làm giá trị nhiễu xuyên kênh tối thiểu IL = - 2.58 dB làm giá trị suy hao chèn kênh tối đa thiết bị Với việc lựa chọn này, dải bước sóng hoạt động thiết bị kéo dài từ 1505 nm đến 1625 nm, tức bao gồm băng C, L phần ba băng S Mặc dù, - 2.58 dB thể suy hao lớn mode quang truyền qua thiết bị quang tử, suy hao TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG BỘ ĐINH ̣ TUYẾN CHO HAI MODE ÁNH SÁNG PHÂN CỰ C TM DÙNG VẬT LIỆU SOI gây nhiễu đến ngõ bên cạnh, điều thể rõ mà CrT cao bước sóng 1625 nm mode TM1 ngõ hai - 27.1 dB Bên cạnh đó, IL bốn trường hợp khơng có đồ thị giống mà cịn bám sát từ - 0.21 dB đến - 2.58 dB Trong nằm khoảng - 20.45 dB đến - 44.8 dB tốt so với cấu trúc MUX/DEMUX [17] Điều để khẳng định lại ưu đặc tính hoạt động thiết bị tách/ghép hay định tuyến cho mode quang trạng thái Hình IL CrT thiết bị hàm số dải bước sóng hoạt động phân cực (TE TM) so với thiết bị tương tự mà hỗ trợ hai trạng thái phân cực nêu 3.2 Sai số chế tạo Hình Mơ số trực quan q trình truyền mode dẫn TM0 TM1 ứng với ∆Φ1 hàng ∆Φ2 hàng P  IL  10log10  out   Pin  (5)  Pout  CrT  10 log10    Punwanted  (6) Trong đó, Pin cơng suất đầu vào chuẩn hóa 1, Pout liệu công suất thu ngõ ra, Punwanted nhiễu xuyên kênh không mong muốn CrT hai trạng thái điều khiển PS lại khác rõ rệt từ 1505 nm đến 1600 nm Cụ thể, trạng thái điều khiển PS dịch pha π/2, CrT hai mode dao động – 27 dB, chí đạt cao với CrT = 44.7 dB mode TM0 ngõ Chỉ khoảng 1600 nm 1625 nm CrT hai mode giao động tương tự khoảng từ - 28.8 dB đến – 25.9 dB Ở trường hợp PS dịch pha - π/2 CrT hai mode giống có xu hướng giảm dần từ - 20.45 dB đến – 27 dB CrT bốn trường hợp giao động gần bước sóng 1600 nm đến 1625 nm Đặc biệt, giới hạn IL đến – 1.74 dB băng thơng hoạt động thiết bị đề xuất 106 nm CrT SỐ 01 (CS.01) 2020 Thực tế, việc khảo sát sai số chế tạo thiết bị quang tử không đánh giá khả đưa vào ứng dụng thực tế, mà đánh giá hiệu hoạt động thiết bị [26], [27] Đã có thiết bị quang tử mà sai số chế tạo đánh giá thông qua sai số độ rộng giao thoa đa mode WMMI hay chiều dài LPS PS với sai số chế tạo tương đối rộng [5], [25] Trong báo này, khảo sát sai số chế tạo thiết bị đề xuất độ rộng dẫn sóng đầu vào WIN, chiều dài giao thoa đa mode LMMI chiều cao h0 lớp phiến slab Việc khảo sát tương tự việc kiểm tra IL CrT thiết bị dải bước sóng hoạt động mà chúng tơi thực Tuy nhiên, khảo sát sai số chế tạo, sử dụng cửa sổ bước sóng 1550 nm cho mode quang TM0 TM1 để kiểm tra IL CrT thiết bị xung quanh giá trị mà chọn cho WIN, LMMI h0 Bằng mô số, sử dụng dử liệu công suất đo để mô tả IL CrT sai số chế tạo qua hình vẽ 6, bên Trong ba khảo sát này, ta dễ dàng nhận số điểm chung CrT mode hai trạng thái điều khiển PS Cũng giống CrT việc khảo sát dải bước sóng hoạt động thiết bị, CrT tất trường hợp mà PS dịch pha - π/2 giống Trong điều ngược lại với tất trường hợp mà PS dịch pha π/2, CrT hai mode ln ln cách khoảng lớn Trong đó, với sai số chế tạo ∆WIN = ± 30 nm, ∆h0 = ± 60 nm ∆LMMI = ± 2.78 μm CrT chúng giao động từ - 43.4 dB đến – 20 dB, từ - 46.6 dB đến – 20.5 dB từ – 43.8 dB đến – 20 dB Mặt khác, có IL trường hợp sai số chế tạo chiều dài LMMI tương tự IL khảo sát bước sóng hoạt động thiết bị với IL giao động khoảng từ - 0.2 dB đến - 2.5 dB Trong IL hai trường hợp sai số chế tạo lại WIN h0 tương tự TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Dương Quang Duy, Hồ Đức Tâm Linh, Nguyễn Tấn Hưng ……… Hình IL CrT thiết bị hàm số sai số chiều cao h0 Hình IL CrT thiết bị hàm số sai số độ rộng WIN với IL – 0.36 dB đến – 0.2 dB -0.31 dB đến – 0.18 dB IV KẾT LUẬN Tóm lại, phương pháp mơ số, chúng tơi trình bày định tuyến hai mode TM0 TM1 mà hoạt động dải bước sóng từ 1505 nm đến 1625 nm với - 2.58 dB < IL < - 0.21 dB 20.45 dB < CrT < -44.7 dB Hơn nữa, thiết bị đề xuất có sai số chế tạo độ rộng dẫn sóng đầu vào, chiều dài giao thoa đa mode chiều cao lớp phiến slab ∆WIN = ± 30 nm, ∆LMMI = ± 2.78 μm ∆h0 = ± 60 nm Cùng với kích thước thiết bị μm × 208 μm, thiết bị đề xuất tạo cơng nghệ chế tạo mạch tích hợp E-beam DUV lithography để tích hợp vào mạch quang tử thực ứng dụng truyền dẫn quang hệ thống kết hợp MDM-WDM Hình IL CrT thiết bị hàm số sai số chiều dài LMMI REFERENCES [1] Dai D, Bauteres J and Bowers J E 2012 Passive technologies for future large-scale photonic integrated circuits on silicon: polarization handling, light non-reciprocity and loss reduction Light: Sci Appl 1-1 [2] Dong P, Lee J, Chen Y K, Buhl L L, Chandrasekhar S, Sinsky J H and Kim K 2016 Four-channel 100-Gb/s per channel discrete multitone modulation using silicon photonic integrated circuits J Lightw Technol 34 79-84 [3] Y Fazea et al., “5 × 25 Gbit/s WDM-MDM”, Journal of Optical Communications, Vol 36, pp 1-7, 2015 [4] KDDI Research Inc., and Sumitomo Electric Industries, Ltd., "Success of ultra-high capacity optical fiber transmission breaking the world record by a factor of five and reaching a 10 Petabits per Second", European Conference on Optical Communications (ECOC) 2017, September 17 to 21 in Gothenburg, Sweden [5] T Uematsu et al., “Design of a compact two-mode multi/demultiplexer consisting of multimode interference waveguides and a wavelengthinsensitive phase shifter for modedivision multiplexing transmission,” J Lightwave Technol 30, 2421–2426 (2012) [6] Y Li et al., “Compact two-mode (de)multiplexer based on symmetric Y-Junction and multimode interference waveguides,” Opt Express 22, 5781–5786 (2014) [7] D C Truong, D A Vu, and C V Hoang, “Two mode - (de) muxer based on a symmetric y junction coupler, a × MMI coupler and a ridge phase shifter using silicon waveguides for WDM applications,” Commun Phys 27, 327–338 (2017) [8] Yu Y et al, “Integrated switchable mode exchange for reconfigurable mode-multiplexing optical networks” vol 41, no 14, Optics Letters, July 15 2016 [9] L D T Ho et al., “Reconfigurable Mode Converter Using Two Silicon Y-Junction Couplers for Mode Division Multiplexing Network”, 2018 5th NAFOSTED Conference on Information and Computer Science (NICS), pp.24-29 [10] H Ye et al., “Ultra-Compact Waveguide-Integrated TE-Mode Converters with High Mode Purity by Designing Ge/Si Patterns,” IEEE Photonics J., vol 11, no 4, 2019 [11] B Stern et al., “On-chip mode-division multiplexing switch,” Optica, vol 2, no 6, p 530, 2015 [12] R B Priti and O Liboiron-Ladouceur, “Reconfigurable and Scalable Multimode Silicon Photonics Switch for Energy Efficient Mode-division-multiplexing Systems,” J Light Technol., vol 37, no 15, pp 3851–3860, 2019 [13] R B Priti, H P Bazargani, Y Xiong, and O LiboironLadouceur, “Mode selecting switch using multimode interference for on-chip optical interconnects,” Opt Lett., vol 42, no 20, pp 4131–4134, 2017 [14] R B Priti, F Shokraneh, and O Liboiron-Ladouceur, “Scalable × Multimode Switch for Mode- Multiplexed Silicon Photonics Interconnects,” in 2018 Asia Communications and Photonics Conference (ACP), 2018, pp 1–3 [15] T Barwicz, M R Watts, M A Popovic, P T Rakich, L Socci, F X Kartner, E P Ippen, and H I Smith, “Polarizationtransparent microphotonic devices in the strong confinement limit,” Nat Photonics 1, 57-60 (2007) SỐ 01 (CS.01) 2020 TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG BỘ ĐINH ̣ TUYẾN CHO HAI MODE ÁNH SÁNG PHÂN CỰ C TM DÙNG VẬT LIỆU SOI [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] L M Augustin, J J G M van der Tol, R Hanfoug, W J M de Laat, M J E van de Moosdijk, P W L van Dijk, Y S Oei, and M K Smit, “A single etch-step fabrication-tolerant polarization splitter,” J Lightwave Technol 25, 740-746 (2007) D Q Duy et al, Polarization-insensitive two-mode (de)multiplexer using silicon-on-insulator-based Y-Junction 360 and multimode interference couplers, Optical Engineering 58(6) (2019) 067105 J.Wang et al, Improved 8-channel silicon mode demultiplexer with grating polarizers, Optics Express 22 (2014) 12799–12807 Dai D, Wang J and Shi Y, “Silicon mode (de)multiplexer enabling high capacity photonic networks-on-chip with a singlewavelength-carrier light”, Opt Lett 2013 May 1;38(9):1422-4 Yuan W et al, “ Mode-evolution-based polarization rotatorsplitter design via simple fabrication process”, Opt Express 2012 Apr 23;20(9):10163-9 Liu L et al, “Design of a compact silicon-based TM-polarized mode-order converter based on shallowly etched structures”, Appl Opt 2019 Nov 20;58(33):9075-9081 Zhu C et al, “A compact silicon-based TM0-to-TM2 mode-order converter using shallowly-etched slots”, Journal of Optics, 22, 015802, 2019 [23] [24] [25] [26] [27] Maegami Y et al, “High-efficiency strip-loaded waveguide based silicon Mach-Zehnder modulator with vertical p-n junction phase shifter ”, Optics Express , 2017, vol 25, pp 31407 - 31416 J D Love et al, “Single-, Few-, and Multimode Y-Junctions,” vol 30, no October, pp 304–309, 2015 L B Soldano and E C M Pennings,“Optical multi-mode interference devices based on self-imaging: principles and applications,” J Lightwave Technol 13, 615–627 (1995) Z Lu et al., “Performance prediction for silicon photonics integrated circuits with layout-dependent correlated manufacturing variability,” Opt Express, vol 25, no 9, pp 9712–9733, 2017 Bogaerts W, Xing Y and Khan U, " Layout-aware variability analysis, yield prediction and optimization in photonic integrated circuits", IEEE J Sel Topics Quantum Electron 25 6100413, 2019 SILICON-ON-INSULATOR-BASED TWO-MODE ROUTER FOR TRANSVERSE-MAGNETICPOLARIZED LIGHT Abstract: A TM-polarized two-mode router based on the mode (de)multiplexers in form of rid waveguide using SOI platform that is flexibly controlled by an active Phase shifter (PS) Beside of PS, the proposed device is built on the basic couplers including a YJunction and a Multimode interference (MMI) By using the numerically simulated methods (3D-BPM EIM), the proposed device is demonstrated to be able to operate in the large range of wavelength covering the entire C, L bands and over the third of the S band along with the Insertion loss (IL) and the Crosstalk are - 2.58 dB < IL < - 0.21 dB and -20.45 dB < CrT < -44.7 dB, respectively In addition, owning the size of μm × 208 μm and the relatively large tolerance make it easily compatible for the current integrated-circuit fabrication technologies and then it can be applied in photonic circuits inside the combined systems MDM-WDM Keywordsridge waveguide, multimode interference, polarization mode dispersion, silicon on insulator, silicon photonics, transverse electric, transverse magnetic, beam propagation method, effective index method Tác giả Dương Quang Duy nhận Đại học Thạc sĩ kỹ thuật điện tử viễn thông Đại học Bách Khoa - Đa ̣i ho ̣c Đà Nẵng, Việt Nam vào năm 2007 2015 Hiện anh theo học Tiến sĩ điện tử viễn thông Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng, Hà Nội, Việt Nam Nghiên cứu anh mạch tích hợp quang tử cho kết nối viễn thông chip Tác giả hỗ trợ chương trình học bổng tiến sĩ nước Quỹ đổi Vingroup với mã số VINIF.2019.TS.16 SỐ 01 (CS.01) 2020 Tác giả Hồ Đức Tâm Linh: nhận Đại học từ trường Đại học Khoa học Huế, Huế, Việt Nam, năm 2009 Thạc sĩ trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Đại học Quốc gia, Hà Nội, Việt Nam, vào năm 2014 Hiện anh theo học Tiến sĩ trường Đại học Bách khoa-Đại học Đà Nẵng, Việt Nam Nghiên cứu ông bao gồm ma ̣ng truyền thông quang học, xử lý tín hiệu quang học mạch tích hợp quang tử Tác giả Nguyễn Tấ n Hưng: nhận Đại học từ Trường Đại học Bách Khoa - Đa ̣i ho ̣c Đà Nẵng, năm 2003, anh nhâ ̣n Thạc sĩ Tiến sĩ Đại học Điện tử-Thông tin, Tokyo, Nhật Bản, vào các năm 2009 2012 Từ năm 2012 đến 2016, anh nhà nghiên cứu Viện Khoa học Công nghệ Công nghiệp Tiên tiến Quốc gia, Tsukuba, Nhật Bản, nơi anh làm việc công nghệ mạng quang cực nhanh với hiệu suất phổ cao phát triển chuyển đổi bước sóng tồn quang Anh Phó Giáo sư, Giảng viên Khoa Điện tử-Viễn thông, Trường Đại học Bách Khoa Trưởng Ban biên tập Tạp chí Khoa học Công nghệ, Đại học Đà Nẵng Nghiên cứu anh bao gồm mạng hệ thống thông tin quang, xử lý tín hiệu tồn quang mạch tích hợp quang tử Anh cũng thành viên IEEE TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Dương Quang Duy, Hồ Đức Tâm Linh, Nguyễn Tấn Hưng ……… Tác giả Trương Cao Dũng: nhận các Đại học, Thạc sĩ Tiến sĩ trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Việt Nam, vào các năm 2003, 2006 2015 Anh Giảng viên khoa Kỹ thuật điện tử, Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng (PTIT), Hà Nội, Việt Nam Các nghiên cứu ông bao gồm mạch tích hợp photonic, plasmonics hệ thống thơng tin quang Tác giả Đă ̣ng Hoài Bắ c: nhận Đại học từ trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Việt Nam, vào năm 1997, các Thạc sĩ Tiến sĩ Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng (PTIT), Hà Nội, Việt Nam, lầ n lươṭ vào các năm 2004 2010 Năm 2007, Anh thực tâ ̣p sinh ta ̣i Viê ̣n nghiên cứu Điện tử Viễn thông, Daejeon, Hàn Quốc Từ năm 2009 đến 2010, anh làm Nghiên cứu viên Orange Lab, France Telecom R & D, Paris, France Anh Phó giáo sư / Phó giám đốc PTIT Các nghiên cứu anh bao gồm lĩnh vực điều khiển tự động, xử lý tín hiệu, hệ thống nhúng mạch tích hợp SỐ 01 (CS.01) 2020 TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG ... hao lớn mode quang truyền qua thiết bị quang tử, suy hao TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG BỘ ĐINH ̣ TUYẾN CHO HAI MODE ÁNH SÁNG PHÂN CỰ C TM DÙNG VẬT LIỆU SOI gây...BỘ ĐINH ̣ TUYẾN CHO HAI MODE ÁNH SÁNG PHÂN CỰ C TM DÙNG VẬT LIỆU SOI 2.58 dB đến - 0.21 dB băng thơng hoạt động thiết bị đề... (CS.01) 2020 TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG BỘ ĐINH ̣ TUYẾN CHO HAI MODE ÁNH SÁNG PHÂN CỰ C TM DÙNG VẬT LIỆU SOI [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] L M Augustin, J J G