渐变折射率光波导的精确分析

本文利用转移矩阵理论和等效衰减系数的概念，导出了渐变折射率光波导的色散方程，数值计算的结果，赢余方程的精度优于目前存在的所有近似方法。     

渐变折射率波导表面折射率的确定

单调变化的渐变折射率波导的表面折射率大于波导基模的有效折射率,因而不能用传统的m-线方法测量。利用分析转移矩阵(ATM)方法研究了渐变折射率波导中的表面等离子波,提出了一种确定波导近表面折射率的实验技术,在波导折射率分布的拟合中,得到了比传统逆WKB方法更为合理的结果。     

渐变折射率光波导转折点外指数衰减场的推导

证明了渐变折射率光源导转折点外的模场呈简单的指数衰减形式,指数衰减系数可用一恒定的等效折射率定义。     

渐变折射率波导的BPM分析

利用BPM对MEMS波分复用系统中的渐变折射率波导的性能进行分析。详细推导了BPM的微分方程,并给出了BPM微分方程的有限差分解的形式。并根据FDBPM对已知折射率分布的径向渐变折射率波导进行数值计算分析,其结果表明,在波长为1.55μm的高斯光束垂直入射的情况下,中心折射率为1.5901,聚焦参数为0.052μm-1,并且半径为3μm的平方律渐变波导中具有快速稳定的、高传输率的高斯基模分布。     

渐变折射率平板波导的逆分析转移矩阵方法

利用分析转移矩阵方法，可精确计算任意折射率分布光波导模式的有效折射率。在此基础上，推出了逆分析转移矩阵方法，根据实验测量的导模有效折射率来拟合光波导的折射率分布，取得了比逆WKB方法更为合理的结果。     

任意折射率分布平板波导与圆光纤的差分法分析

给出一种差分析，用以求解任意折射率剖面的平板波导及圆光纤的本征方程。本法编程十分简单，不涉及特殊函数的繁复计算，有普适性，可精确求得色散曲线、截止频率与模场分布。     

抛物折射率非线性平面光波导TE模的解析解

对由非线性上包层和抛物折射率分布的导波层构成的非线性光波导,严格求解了非线性波动方程,推导出导波模式的显式解析形式模方程和表达式。     

光波导折射率分布的数值计算法

介绍了光波导折射率分布的数值计算法，采用该方法，可由光波导输出端面的二维光强分布得到的其折射率差的二维分布和沿ｘ，ｙ方向的线分布，文中给出了Ｔｉ：ＬｉＮｂＯ３光波导沿垂直于基片表面方向的折射率差分布的测量结果。     

统计优化迭代法测量质子交换波导折射率分布

提出了一种用于拟合测量渐变波导的折射率分布的新的理论处理。该方法把统计优化手段导入循环迭代法 ,可适用于费米函数这一类曲线变化范围大、且有多个自变量的函数。实验上用焦磷酸质子交换制备了LiNbO3波导样品 ,用该方法对退火后的折射率分布作了测量拟合 ,折射率拟合值与实验值的均方差为± 8.2× 10 - 4。     

一种全面测定平板波导折射率参数的新方法

本文通过对耦合棱镜中反射光束强度变化的测量，给出了平板波导的全部折射率参数，包括波导表面，波导模以及衬底的折射率，由此可以精确的得到平板波导的折射率分布，为波导的设计提供了可靠的参数。     

变波长逆WKB方法确定单模渐变平面光波导的折射率轮廓

将渐变波导模式方程(WKB积分方程)化为分段积分,以波导某一模式在不同波长下的转折点为分段点,当波长相差很小时,相应的转折点相差也很小,可在各个分段积分中作折线近似,从而从理论上推出确定波导轮廓数据的递推式.以所得轮廓必须满足光滑条件为判据,最后定出波导的轮廓.该方法尤其适用于单模渐变波导,而且无需事先假设待定轮廓的函数形式.本文对双曲止割和抛物线轮廓的理想波导进行了计算机模拟,结果证明该方法的精度达到10~(-3)甚至于更高.而且理论上具有分割愈密,精度愈高的优点.     

Characterization and estimation of refractive index profile of laser-written photopolymer optical waveguides

In this study, channel waveguides fabricated in photopolymer films by direct-writing using a low-power CW laser, are used as phase objects in a simple plane-wave diffraction setup, and the refractive index modulation profiles of the waveguides are characterized using the recorded diffraction patterns. Index profiles are modeled by piece-wisely combining two Gaussian functions representing the central and the tail regions. Measured diffraction patterns are matched with patterns generated using the model. This simple model makes it possible to design various channel waveguides embedded into polymer substrates. The proposed model is tested on three distinctive waveguide profiles written on the same Acrylamide/Polyvinyl Alcohol based photopolymer with different exposures.     

Analytical investigations of planar optical waveguides with arbitrary index profile

We present here an improvement of the existing equivalent attenuated vector (EAV) method. It is shown that our study gives not only analytical dispersion equation with clear physical insight, but also the extremely accurate propagation constants for planar waveguides with arbitrary index profiles.     

基于十字连通形环形谐振腔金属-介质-金属波导的折射率传感器和滤波器

提出了由十字连通形环形谐振腔耦合两个金属-介质-金属(metal-insulator-metal, MIM)波导的结构,并用有限元法数值研究了表面等离极化激元在结构中的传输特性.通过对透射谱的研究,系统地分析了MIM结构的传感特性.结果表明,在透射光谱中有三个共振峰,即存在三种共振模式,其中透射峰与材料的折射率呈线性关系.通过对结构参数的优化,得到了折射率灵敏度(S)高达1500 nm/RIU的理论值,相应的传感分辨率为1.33×10~(-4)RIU.更重要的是,灵敏度不受结构参数变化的影响,这意味着传感器的灵敏度不受制造偏差的影响.此外,谐振波长与环形腔中心半径成线性关系,该器件在较大波长范围内实现可调谐带通滤波.透射强度随着波导与环形腔间距的增大而减小,透射带宽同时减小,因此,可以通过控制环形腔与波导的耦合距离来调谐透射强度及透射带宽.研究结果对高灵敏度纳米级折射率传感器和带通滤波器的设计以及在生物传感器方面的应用都具有一定的指导意义.     

Propagation-mode near-field method for measuring optical waveguides of graded index profile: some considerations on TM-modes

A new set of formulae is developed for profiling refractive index of optical waveguides using the propagation-mode near-field method. Effects of graded-index profile on wave equations for TM-modes are taken into account. Anisotropic waveguides are also studied.     

透射式微分干涉显微镜测量光纤折射率分布

提出一种由两组偏光棱镜组成的透射式微分干涉系统,用来测量光纤的折射率分布。系统利用旋转检偏器对测量光束进行调制,从相位分布和光程分布中计算出折射率分布。介绍了测量原理、测量公式、系统组成及典型应用。用该系统对光纤折射率进行实际测量,给出渐变折射率光纤的二维分布,及折射率沿轴向的分布图,同时还在NR 9200光纤测试仪上进行了测试。结果表明,系统原理正确,结构简捷,具有足够分辨率和测量精度,抗干扰能力强,不破坏光纤,还可测量包层和芯层的直径,发现光纤加工过程中的缺陷,特别适合加工、焊接等工艺过程中的检测。     

测量光纤折射率分布还原算法的研究

用透射式微分干涉法测量光纤内部折射率分布,其原理是利用旋转检偏器对测量光束进行调制,从相位分布和光程分布中计算出折射率分布。其中,从光程分布中解算出折射率分布的算法是关键。讨论了该算法的数学模型,推导了测量公式,并对算法的稳定性和误差进行了分析。利用自行研制的系统对渐变折射率分布光纤进行实测,与在NR 9200光纤测量仪上的结果进行了比较,对主要误差源进行了分析和计算机模拟。实测和模拟计算结果表明,该算法原理正确,系统稳定,测量精度优于10-3,完全可以用来测量光纤折射率分布。     

Characterization of Annealed, Proton Exchange Optical Waveguides in Y-cut MgO∶LiNbO3 Crystal

It is reported the results of a systematic study on planar waveguides fabricated in Y-cut MgO∶LiNbO3 crystal. The index profile of the as-exchanged waveguide can be modeled as a step-like one. It is deduced the diffusion coefficient and the activation energy for the proton exchange process. The surface index increases Δne of around 0.127 after proton exchange can be reduced by post thermal annealing. The effects of the annealing on the index profile and guide depth were found not as fast as it does on a pure LiNbO3 crystal.     

光纤折射率剖面的折射近场法测量的研究

本文叙述了折射近场法(简称RNF)测量光纤折射率剖面的基本原理及实验方法.提供了对单模光纤和多模光纤的测量结果,并与反射法、近场法进行了比较.实验中获得空间分辨率优于0.8μm,折射率灵敏度优于2×10~(-4).     

Fabrication and characterization of polyethylene terephatate optical waveguides

In this paper, the fabrication and characterization of polyethylene terephatate (PET) thin film integrated optical waveguide is presented. Dip-coating technique has been used to fabricate the optical waveguide using PET. Various waveguide properties, such as mode effective refractive index, optical loss, dispersion and waveguide thickness as a function of temperature of waveguides have been reported. The optical loss are found to be <1 dB cm^–1.