低损耗有机聚合物波导的制备及其数字化测量技术

介绍了低损耗有机聚合物光波导的制备工艺,并采用ＣＣＤ摄像法对波导的传输损耗进行测量。制备了在６３２．８ｎｍ波长下传输损耗小于０．５ｄＢ／ｃｍ的有机聚合物光波导。     

集成光学 光波导参数测试

TN252 2005042806 聚合物PMMA／DR1条型单模光波导传输损耗的测量= Measurement of propagation loss for polymer PMMA／DR1 channel waveguides[刊,中]／贾振红(新疆大学信息科学与工程学院,新疆,乌鲁木齐(830046))／／激光杂志,-2004, 25(6),-47-48 用光漂白法制备出了有机聚合物PMMA／DR1条形单模光波导,分析了波导损耗产生的各种来源。采用了一     

聚硅氧烷改性及多模光波导制备

采用含氢聚硅氧烷(HPSO)和二乙烯基苯(DVB)的交联体掺入聚二甲基硅氧烷(PDMS)中,使改性的聚二甲基硅氧烷(M-PDMS)折射率发生1%～1.8%的改变。M-PDMS及PDMS薄膜具有良好的光透射率和低的传输损耗,是低成本制备用于高速芯片间光互连聚合物光波导的理想材料。采用软成型和图案转移法,用M-PDMS及PDMS分别作波导的芯层和包层制备了截面为50μm×50μm,长度大于20cm的聚硅氧烷多模光波导。用数字化散射法测量了所制备波导的传输损耗,测得输入光波长为633nm时平均传输损耗为0.137dB/cm。     

多孔硅通道型光波导的制备及传输损耗的测量

利用多孔硅在阳极腐蚀过程中外加的光照度与孔隙率的对应关系,提出了一种利用光照控制多孔硅折射率的方法制备通道型光波导技术.对制备出的多孔硅波导损耗进行了分析.由于多孔硅波导层中孔状结使得波导端面较为粗糙,耦合损耗大是多孔硅光波导传输损耗测量中遇到的的问题,对此采用了一种非破坏性的简便的优化端面耦合传输损耗测量方法,可以实现入射光束与波导的完全耦合,消除了因光波与波导中导波模式间失配引起的损耗.较精确的测量出实验中制备的通道型多孔硅光波导的传输损耗为16.2dBcm,波导端面的散射损耗为3.6dB.     

聚合物Y分支脊形波导的单模条件

有机聚合物光波导近年来成为研究的热点,它为实现下一代的光电集成回路提供了另外一种选择。它所具有的一系列优点如下:(1)与传统的材料相比,有机聚合物光波导容易在各种衬底上制作,其制作成本也得以降低,并且使得与有源器件如激光器、调制器、探测器的单片集成成为可能;(2)有机聚合物波导材料的折射率可以进行调整以满足耦合损耗和弯曲损耗的折中选择;(3)此外,有机聚合物的热光系数比SiO₂大一个数量级,而其导热系数却比SiO₂和Si小得多。有机聚合物Y分支是强度调制器和光开关等器件的重要组成。光波导器件在和单模光纤一起使用时要求其实现单模传输,这样可以减少耦合损耗。利用变分有效折射率法计算了聚合物Y分支脊形波导的光场分布。变分有效折射率法是变分法(VM)和有效折射率法(EIM)的结合,它结合了两种方法各自的优点,能够很精确地模拟光场分布情况。利用变分有效折射率法验证了满足单模传输的脊形波导结构参数:芯层厚度为1.5μm,脊高为0.2μm,脊宽为5μm。     

面向光印刷电路板的聚合物光波导制备及性能研究

选用紫外固化型环氧树脂,采用光刻技术在FR-4基板上制备了平行排布的多模聚合物光波导。波导具有阶跃折射率分布,相邻波导间隔为250μm,可与并带后的50μm芯径多模光纤实现多通道低损耗耦合。通过搭建测试平台,对波导的插入损耗、串扰及错位容限进行了测量与分析。实验结果表明,所制备光波导的损耗小于0.05dB/cm,串扰小于-60dB。波导在错位容限方面性能良好,当输入端错位±5μm时,系统增加的插入损耗小于0.2dB。同时根据实际波导建立仿真模型,采用光束传播法分析了不同入射条件下的模式能量分布、差分模式延时及耦合效率。计算结果表明,使用与波导具有相近纤芯尺寸的入射光纤不仅可以减小耦合损耗和串扰,还能减少激发起的高阶模式数,提高波导的距离带宽积,优化光波导的综合传输性能。所制备的聚合物光波导作为组成光印刷电路板的核心光器件具有良好的应用前景。     

硅键合SOI平面光波导探索

本文分析了ＳＩＭＯＸ／ＳＯＩ和ＤＷＢ／ＳＯＩ结构的性能特点。尝试用ＤＷＢ／ＳＯＩ材料制备不同波导层厚度的平面光波导样品，并测试了１．１５μｍ和１．５２３μｍ激光的ＴＥ和ＴＭ模的传输损耗。１．５２３μｍ光的ＴＥ模的最小传输损耗已达０．２７ｄＢ／ｃｍ。说明ＤＷＢ／ＳＯＩ材料是一种有潜力的光波导材料。     

用于光互连的聚硅氧烷波导弯曲损耗

研究了用于光互连的聚硅氧烷多模光波导直接弯曲时弯曲损耗与圆弧曲率半径的关系。用Marcuse的直波导近似法理论计算了其弯曲损耗,理论计算表明弯曲损耗随模阶数的增加而变大,随半径的减少而变大;光在波导中传输时,总弯曲损耗出现阶跃式变化,并且曲率半径大于4 mm时,波导的弯曲损耗小于1dB/cm。用BeamPROP仿真软件仿真了5、10、20mm三种曲率半径下的传输光场情况。利用数字化散射法测量了其弯曲损耗,实验结果显示曲率半径在5～6mm时弯曲损耗值在0.55～0.8dB/cm之间,考虑所制备的聚硅氧烷直波导固有的传输损耗,实验值与理论值基本相符。     

低偏振相关损耗聚合物光波导

表征了新合成的热光聚合物bisphenol A-aldehyde resin (BPA-resin)的独特性质。并且利用光刻和反应离子刻蚀技术(RIE)制备成功BPA-resin 聚合物的单模条波导.实验结果表明,对于TE和TM偏振,该聚合物波导在1.31 μm和1.55 μm波长下分别有低达0.43 dB/cm和0.51 dB/cm的传播损耗.在上述波长下,波导的低偏振相关损耗 (PDL)小于0.1 dB/cm.因此,是制备可调热光器件的良好导波模快.     

有机-无机复合ZrO2-SiO2平面光波导

采用溶胶-凝胶法合成ZrO2-SiO2有机一无机复合光波导材料,通过改变其中ZrO2的含量来调节材料的折射率,使材料分别适用于平面光波导的导光层(ng≈1．497)和衬底层、包层(mb=nc≈1．479)。采用旋转涂膜工艺和相应的热处理,在单晶硅基片上制备衬底层、导光层和包层等薄膜,其中导光层介质因具有感光性而可通过紫外光刻来制备光路图案。所得有机一无机复合ZrO2-SiO2板型平面光波导(衬底层 导光层),用棱镜耦合截断法测试其光损耗在632．8nm波长处约为0．8dB／cm。对板型平面波导的导光层薄膜进行紫外光刻和异丙醇淋洗,制备出脊状光波导通道,在覆盖包层后,即获得埋层沟道式平面光波导。采用端耦合截断法测试了埋层沟道式平面光波导的光损耗(小于0．1dB／cm),并观察了其近场图像以及导光材料在近红外窗口的吸收光谱。     

高功率梯度折射率分别限制异质结构InGaAs/AlGaAs应变双量子阱激光器

采用金属有机化合物气相淀积（ Ｍ Ｏ Ｃ Ｖ Ｄ）方法成功地研制了具有两对梯度折射率（ Ｇ Ｒ Ｉ Ｎ）异质结结构的 Ｉｎ Ｇａ Ａｓ／ Ａｌ Ｇａ Ａｓ 应变双量子阱激光器。该激光器的波长为 ９７０～９８２ ｎｍ ,室温连续工作阈值电流密度为１４０ Ａ／ｃｍ ２, 工作在０．９ Ａ 时单面连续输出光功率为５２０ ｍ Ｗ , 工作在２．０ Ａ 时, 连续输出光功率为 １．４９ Ｗ , 最高功率可达 ２．４ Ｗ 。微分量子效率高达０．８３ Ｗ ／ Ａ。     

KrF准分子激光空间相干性测量

设计制作了一套反转剪切干涉仪,测量了ＫｒＦ准分子激光的空间相干性。用这种方法能够一次测量激光的空间相干度,并且在不同条纹相机的条件下能够实时测量相干度随时间的变化过程,在有注入、无注入锁定及百非稳腔中经过不同路程条件下对激光的空间相干性进行测量,并且和利用变换矩阵分析了相干度在非稳腔中的传播及其演变过程,计算了激光在不同往返次数的相干带宽度。     

改进WKB方法与相移值的修正

利用非均匀波导的多层分割法,对传统ＷＫＢ法的相称值进行修正,导出了改进的ＷＫＢ计算公式,并给出相移修正值的计算公式。对常见的典型折射率剖面（指数型、高斯型、余误差型、截断线型）的数值计算表明,该方法所得公式的精度远高于传统的ＷＫＢ近似,在接近截止时仍与精确数值十分吻合。     

相干式CO2激光成像雷达光学系统

根据目标粗糙表面散射回波统计理论和随机相位匹配规则分析了相干激光雷达光学天线参数确定和本振光设计方法,研制了一套扫描激光雷达光学天线系统,并应用于单管线性调频脉冲压缩激光雷达接收到了７．８ｋｍ房屋的散射回波信号,信噪比较好,激光功率约为５Ｗ。     

真空环境中含水生物样品的软X射线成像研究

采用了一种简便易行的方法,在真空环境中进行含水生物样品（植物叶表皮细胞）的软Ｘ射线显微成像实验,获得了高分辨率显微图像,与在大气环境中成像相比,这种方法具有缩短曝光时间和操作更加安全等优点     

双波长飞秒激光器锁模动力学的数值分析

采用有限发方法对双波长飞秒激光器的锁模方程进行了数值分析,得到了不同参数交叉锁模脉冲的数值解。结果表明,在双光束谐振腔内,由于自相位调制、群速色散、交叉耦合、增益放大以及损耗调制的作用,在一定条件下,激光器能够从连续运转状态发展到锁模状态,并产生双波长飞秒交叉锁模脉冲。     

波分复用系统中的四波混频估算和非线性仿真

在叔分复用（ＷＤＭ）光纤通信系统中,群速度色散（ＧＶＤ）、自相位调制（ＳＰＭ）、互相位调制（ＸＰＭ）以及四波混频（ＦＷＭ）等非线性效应能明显降低系统性能,给出了在系统中四波混频效应的简单估算公式,以及在采用单信道方法仿真波分复用系统的非线性效应时,为保证计算精度所需的步长的选取公式,提出了一种基于求解多信道耦合波方程组的群速度色散／自位位调制／互相位调制／四波混频仿真算法,可大大减少计算工作量,这     

衰减相移掩模及其编码制作方法研究

在霍普金斯理论的基础上,对方孔的传统掩模、衰减相移以及加入光学邻近效应校正的衰减相移掩模在硅片表面光强分布的计算表明,衰减相掩模有提高光刻分辨率的显著功能,提出一种制作衰减相移掩模的编码方法。理论计算表明,该编码方法能够达到预定的衰减参数。     

Non-iterative bi-directional wave propagation method for treating reflections

We describe a bi-directional wave propagation method based on the split-step non-paraxial collocation method. The method is non-iterative and does not require any matrix inversion or diagonalization. The method is applied to reflections from waveguide discontinuities, terminations as well as multilayer reflecting structures. The results obtained compare very well with those obtained using computationally intensive methods such as the finite element method (FEM) and the finite-difference time-domain (FDTD) method.     

Analysis of tapered mode transformers for semiconductor optical amplifiers

Abstact Numerical data are presented on the operation of field transformers consisting of down-tapered rectangular waveguides. The propagation is analysed through a classical finite difference 3-D BPM method. A new adiabaticity criterion is proposed. Adiabatic and nonadiabatic (linear or exponential) tapers are investigated, allowing one to increase the field radius from 0.5 to 1.5 or 2 m at =1.5 m, with a coupling loss to a Gaussian beam from 0.1 to 1 dB. For a given overall length, the more efficient field expansion (but also the larger coupling loss) is obtained with an adiabatic design. According to preliminary results on the effect of fabrication imperfections, it seems that linear tapers would be less sensitive to defects than optimized adiabatic tapers.