微光机电系统滤波器可调谐特性分析

分析了基于法布里-珀罗腔的微光机电系统可调谐滤波器中,空气腔厚度与峰值波长间的关系。微光机电系统中,空气腔的厚度一般在一个波长附近,因此腔的干涉级数较小,两边反射镜的反射相位对峰值波长的影响比较大。从反射相位出发,推导出了基于这种结构的可调谐滤波器中空气腔厚度和谐振波长之间的线性关系,并通过数值计算进行了验证。分析了影响滤波器调谐灵敏度的因素,构成介质反射镜的薄膜材料的高低折射值以及薄膜堆的层数都能改变线性系数的值。最后估算了一定波长范围内这种线性关系的误差。     

宽范围可调谐内腔液晶垂直腔面发射激光器设计与研究

为增加可调谐激光器的波长调谐范围,提高系统的可靠性和稳定性,基于液晶的电控双折射特性,设计了一种中心波长为852 nm的内腔液晶可调谐垂直腔面发射激光器结构。分析了该结构获得宽范围波长调谐和单偏振稳定输出的物理原理,利用传输矩阵法进一步计算整个器件下不同液晶层厚度所对应的反射谱,得出不同液晶厚度和折射率下激光器的激射波长。结果表明,液晶可调谐激光器单偏振波长调谐范围达到31 nm,调谐效率大于10 nm/V。     

一种新型三端口可调带通滤波器的结构设计及分析

研制了一种基于DWDM角度调谐薄膜滤光片的新型三端口可调带通光学滤波器,它由三个单芯光纤准直器和一片特别设计的角度调谐窄带多腔薄膜滤光片组成.通过一台步进电机控制滤光片的入射角度实现了可调谐滤波,同时对于剩余波长信号没有影响继续传输.对该三端口可调滤波器进行了理论计算和实验研究,并对该器件的串扰特性进行了详细分析与计算.实验中得到的相邻信道隔离度接近30 dB,可调谐范围大于26 nm,与理论设计较为一致.     

液晶软光子学——光场的多自由度调控

液晶是一类典型的软物质。它具有优异的外场调谐特性以及多层级的组装结构特征。文章介绍了作者在液晶光控取向技术及其光学应用方面取得的进展，如对液晶进行图案化编码实现任意液晶微结构的制备及多层级操纵，对光场的振幅、相位、偏振及波长等多自由度进行灵活、高效的调控，实现功能可调的液晶太赫兹器件等。     

谐振腔侧边1×5介质柱调谐光子晶体滤波器

在正方格二维光子晶体结构中设计了基于可调谐谐振腔的带通滤波器,通过改变1×5谐振腔侧边调谐介质柱位置调节谐振腔与波导系统工作时传输的波段,用CMT理论分析了输入端耦合衰减率及输入端失谐因子对滤波器的影响。借助FDTD方法得到了滤波器波长传输谱,结果表明:当滤波器结构工作于1320~1810 nm波长段时,输出端38个通帯的-3 dB带宽Δλ范围为4.18~11.15 nm,通带峰值波长可调宽度为186.56 nm。该微型滤波器适于光电通信粗波分解复用WDDM系统设计和光集成设计等方面。     

多参量可调谐的Bragg波导光栅滤波器设计(英文)

为了解决基于光纤布喇格光栅和压电陶瓷结构的任意光脉冲整形器在动态调谐时存在不足的问题,提出并设计了一种波长、相位、幅度参量独立可调的Bragg波导光栅滤波器,以实现谐振波长及谐振波相位快速独立的线性调控.理论分析表明:波长和相位的理论调谐效率分别为15.6pm/V和0.2π/V,滤波器的输出光强度可以通过偏振旋转器控制.基于转移矩阵理论的仿真分析发现:该滤波器在蚀刻占空比为1/2时反射率最大,光栅长度为10.869mm,蚀刻深度大于100nm时,可以获得98.4%以上的反射率和大于0.14nm的带宽;增大波长调谐电压会进一步降低滤波带宽.     

基于扫描光纤激光器的光纤传感解调仪研究

介绍了一种基于扫描光纤激光器的光纤传感解调系统.采用氰化氢（HCN）气体吸收池作为波长参考基准,采用三次多项式拟合的方法来确定光纤F- P可调谐滤波器的波长与驱动电压的对应关系,可调谐滤波器扫描过程中对扫描电压、多路光谱信号进行同步采样,实时标定.实验结果表明,该解调系统在1 510 nm到1 590 nm波长范围内对FBG反射峰值波长的分辨率为1.4 pm,长期波长重复性达到3.2 pm.利用该系统实现了对FBG反射峰值波长和光纤EFPI传感器腔长的高准确度解调.     

半导体远红外反射镜中反射率和相位研究

以GaAs材料为例，研究了半导体远红外反射镜中的反射率和相位.通过拟合不同掺杂浓度下样品的远红外反射谱，得到了自由载流子的弛豫时间随掺杂浓度变化的经验公式，并把该规律应用到数值计算中.详细讨论了反射镜的结构和材料参数对反射率R和相位φ的影响.根据腔体内吸收率最高的判据得到了最优的反射镜的参数，并计算了这种优化后的反射镜的波长选择特性.最后，通过远红外反射光谱的测量，从实验上验证了这种反射镜的实际效果. 所得结论为半导体远红外器件中的反射镜设计提供了参考. 关键词： 远红外反射镜 反射率 相位     

基于最小二乘支持向量机和多参考光栅的可调谐滤波器解调误差动态补偿

可调谐法布里-珀罗（F-P）滤波器的磁滞和温度漂移是限制其解调精度的重要因素。现有研究很少考虑同时对磁滞和温度漂移进行动态补偿。针对光纤布拉格光栅（FBG）解调误差,提出了一种基于最小二乘支持向量机（LSSVM）的动态补偿方法。考虑到参考光栅与传感光栅的反射光谱经过可调滤波器后具有相似的漂移特性,将多个参考光栅的波长漂移作为LSSVM模型的输入特征,以预测传感光栅的反射光经过可调滤波器后的波长漂移误差。在单调降温和先降温后升温的数据集上分别对所提方法进行了验证,实验结果表明：当未引入参考光栅作为模型特征时,两个数据集的补偿后最大绝对误差分别达到33.65 pm和69.25 pm;在引入参考光栅作为模型特征后,补偿后的最大绝对误差分别降至3.63 pm和7.84 pm,即所提方法在不同温变模式下均有效提高了F-P滤波器的解调精度。     

基于一维耦合腔光子晶体的声光可调谐平顶滤波器的研究

本文利用一维耦合腔光子晶体,提出了一种声光可调谐平顶滤波器.该滤波器利用声光效应,通过改变超声波频率使一维耦合腔光子晶体透射谱的平顶滤波器的中心波长产生漂移,从而实现可调谐的滤波功能.基于传输矩阵法和声光效应理论,建立了这种平顶滤波器的理论模型;利用COMSOL软件,对平顶滤波器的矩形度、通带带宽、插入损耗、可调谐特性、加工精度进行仿真研究.研究结果表明,通过施加频率为6-11 MHz的超声波,可实现通带带宽为5-6 nm及中心波长在1514-1562 nm范围内可调谐的平顶滤波器;在可调谐范围内通带带宽内插入损耗不超过2.23 dB,最低仅为0.78 dB,矩形度最低可达1.4;加工误差在±10 nm内平顶滤波器的中心波长、矩形度、插入损耗、通带带宽出现的偏差很小.该平顶滤波器具有易于设计和集成、通带平坦、可调谐范围宽、通带带宽稳定、插入损耗低、品质因素高的特点,在光开关、可调谐光纤激光器、光纤传感等光通信领域有重要应用.     

Tunable multilayer narrowband filter containing an ultrathin metallic film and a lithium niobate defect

By using lithium niobate (LiNbO₃) as a defect layer, a tunable multilayer narrowband reflection-and-transmission filter containing an ultrathin metallic film is proposed. Due to the voltage dependence of the refractive index for LiNbO₃, tunable optical filtering properties have been theoretically investigated based on the calculated wavelength-dependent reflectance and transmittance. The dependences of peak wavelength on the applied voltage and the angle of incidence are numerically illustrated. The results reveal that in addition to working as a tunable filter, it can also be expected to act as a refractometric optical sensor.     

Highly efficient tunable fiber Bragg grating filters using multilayer piezoelectric transducers

We realized a wavelength tunable optical filter based on a fiber Bragg grating using multilayer piezoelectric transducers (MLP). The Bragg wavelength of the filter can be easily tuned in proportion to an applied low DC voltage. The tuning range efficiency was as high as 0.2 nm/V. We realized a 10 nm Bragg wavelength shift by applying as low as 50 V to the MLP. The MLP was also used in a higher order dispersion equalizer which consists of a pair of nonlinearly chirped gratings. A zero dispersion wavelength shift of 7 nm was successfully realized for the equalizer.     

基于对称广义Fibonacci光子晶体结构的电光可调谐滤波器

本文构建了含有电光材料LiNbO3的一维对称广义Fibonacci光子晶体结构,提出并设计了一种基于该结构的可调谐滤波器,并利用传输矩阵法对设计的滤波器的可调谐滤波特性进行了理论研究.数据模拟结果表明:保持对称广义Fibonacci光子晶体的几何结构不变,通过改变电极所在处施加在电光介质(LiNbO3)层上的外加电场,...     

Microwave Photonic Phase Shifter Based on an Integrated Dual-polarization Dual-parallel Mach-Zehnder Modulator without Optical Filter

ABSTRACT

A frequency-doubled microwave photonic phase shifter (MPPS) without optical filter is proposed. The MPPS is based on an integrated dual-polarization dual-parallel Mach-Zehnder modulator (DP-DPMZM) and a polarization modulator (PolM). The DP-DPMZM with a 90° polarization rotator in one arm is used to generate an optical carrier suppressed double sideband (OCS-DSB) signal with orthogonal polarization, and the PolM with two modes opposite phase modulation is used to introduce the optical phase shift between the two orthogonally polarized tones. Simulations show that the MPPS can realize a continuously tunable phase shift of 360° with only one DC bias voltage, and is not sensitive to the optical carrier wavelength and microwave signal frequency since no optical filter is used.     

Wavelength stabilization of a distributed Bragg reflector laser diode by use of complementary current injection

We have demonstrated wavelength stabilization in an 821-nm AlGaAs three-section tunable distributed Bragg reflector (DBR) semiconductor laser diode (LD) that consists of active, phase-controlled, and DBR regions. We injected two separate, complementary currents into the active and the phase-controlled regions in the DBR-LD to suppress wavelength shift. This modulation method was applied to the LD fundamental wave in a second-harmonic-generation (SHG) laser, and the oscillating wavelength was maintained within the phase-matching acceptance range of the SHG device during modulation. A peak blue-violet light power of 62 mW was obtained for the ideal modulation waveform.     

基于对称广义Fibonacci光子晶体结构的电光可调谐滤波器

本文构建了含有电光材料LiNbO₃的一维对称广义Fibonacci光子晶体结构,提出并设计了一种基于该结构的可调谐滤波器,并利用传输矩阵法对设计的滤波器的可调谐滤波特性进行了理论研究.数据模拟结果表明:保持对称广义Fibonacci光子晶体的几何结构不变,通过改变电极所在处施加在电光介质(LiNbO₃)层上的外加电场,即可实现滤波器的滤波通道波长的调节,滤波通道波长的改变与外加电压呈线性关系,随着外加电压的增加,滤波通道波长向短波长方向移动.此外,电压一定时,通道波长随光的入射角的增加向短波长方向移动;光的入射角一定时,外加正电压下,通道波长随电压增加发生蓝移,而外加负电压下,通道波长随反向电压的增加发生红移.最后,讨论了双电场作用下的多通道波长滤波器的结构极其特性.以上结果对于新型光子晶体器件的设计具有重要的参考价值.     

基于内腔光纤激光器的痕量气体光谱检测

因为器件性价比高、可复用、远距离探测,抗电磁辐射等优势,基于内腔光纤激光器的气体光谱检测方法受到了广泛的关注.通过精心设计气室和反射镜,建立了内腔光纤激光器气体检测系统.在锯齿波电压驱动下,F-P可调谐滤波器连续调谐,实现了波长扫描,可获得多条气体吸收谱线,一次扫描相当于多次测量,极大的提高了测量灵敏度.实验结果表明,...     

角度调谐滤光片特性分析及膜系设计

对窄带滤光片的倾斜入射特性作了分析.斜入射时其透射通带和峰值会向短波方向移动,透射曲线的稳定性跟滤光片的间隔层结构相关,多腔间使用相同的间隔层可以保证斜入射时有稳定的峰值透射率和带宽,利用该特点可以制备角度调谐窄带滤光片.透射光S和P偏振分量的中心波长随入射角度的增大出现分离现象,产生较大的偏振相关损耗.通过搭配不同厚度的高低折射率材料作为间隔层,改变其有效折射率,使其两个偏振分量的中心波长实现重合.设计了符合密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing,DWDM)系统要求的低偏振相关损耗四腔窄带角度调谐滤光片膜系,其可调谐范围达20 nm以上,并评估了所设计角度调谐滤光片的调谐性能.     

Defect modes and wavelength tuning of one-dimensional photonic crystal with lithium niobate

The defect state of the one-dimensional photonic crystals consisting of lithium niobate and air is theoretically investigated. By applying an external voltage on the defect layer, remarkable wavelength tuning can be achieved. The relation between the wavelength peak and the external voltage is a straight line and the tuning rate is 1.358 nm/kV. The dependence of the wavelength peak on the angle of incidence was also observed at each applied voltage. This feature can be employed to fabricate tunable filters.