基于遗传算法的斜入射窄带滤光片膜系优化设计

根据薄膜窄带滤光片在斜入射时的偏振特性,提出了基于遗传算法的斜入射薄膜窄带滤光片膜系优化设计方法.根据开发的程序,设计并制备了一组可用于18°倾斜入射的0.8纳米信道间隔的五腔薄膜窄带滤光片.该滤光片能有效地抑制斜入射时偏振光中心波长的分离现象,降低器件的偏振相关损耗,通过角度调谐能实现选择波长的改变.通过与针法设计的滤光片膜系相比,遗传算法得到的膜系具有更高的矩形度、更大的波长调谐范围以及更低的偏振相关损耗.实验结果表明其满足设计要求并有超过25纳米的波长调谐范围.     

DWDM用薄膜窄带滤光片的容差特性模拟分析

讨论了用于DWDM系统的薄膜窄带滤光片在镀制过程中的监控方法及误差产生的机理,利用自行建立的计算机膜厚容差模拟程序,分析了多FabryPerot腔窄带滤光片的容差特性.发现多腔窄带滤光片各腔的误差灵敏度与腔的位置有关,且各腔间隔层组成材料不同,其对误差最敏感的膜层位置也不相同.     

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.     

高性能可调谐滤波片的优化设计方法

根据薄膜窄带滤光片在倾斜入射时的特性,通过改进间隔层膜系结构来调整其等效折射率,可以设计出具有稳定透射峰值和带宽的角度调谐窄带滤光片。根据与密集波分复用(DWDM)系统相关的通道频率、插损、带宽、隔离度、偏振相关损耗(PDL)等八个标准,结合薄膜矩阵理论与新构造的评价函数,构建了一个可调谐滤光片膜系,通过改变各参数的权重因子,得到满足不同要求的最优膜系。利用构建的系统,优化设计了分别用于O波段和C波段100 GHz密集波分复用系统的具有高隔离度、低偏振相关损耗的角度调谐窄带滤光片。C波段膜系的最大调谐角度达11°,相邻通道隔离度可达-30.3 dB,最后对其透射特性以及影响调谐角度极限的因素进行了分析。     

WDM中的干涉滤光片性能分析

计算分析了用于WDM中的干涉滤光片的透过率特性,提出了适合作分波元件的滤光片膜系结构。     

带缓冲层的导模共振滤光片反射光谱特性

将均质多层膜系设计中的缓冲层概念引入到反射导模共振滤光片的设计中,以研究缓冲层的增加对导模共振滤光片反射光谱特性的影响.设计并通过严格的耦合波理论计算了一、二、三、四通道导模共振反射滤光片光谱特性.在膜系设计中增加缓冲层后.随着其厚度的逐渐增加.反射光谱中依次出现二、三、四个窄带反射峰;缓冲层厚度为796.35 nm时.当滤光片光栅层占空比在0.2～O.9范围内、光栅深度在100～200 nm变化时,共振峰的位置、反射率峰值高度几乎不变,保持了很好的多通道滤光片特性.     

角度调谐滤光片带宽消偏振研究

倾斜入射时薄膜窄带滤光片的s和p偏振光的带宽会随着入射角度的增大出现分离,限制了滤光片的调谐范围。分析了偏振光带宽分离现象出现的原因和其与滤光片镜层膜系结构的关系,并得到了消除偏振光带宽分离现象的方法。根据该方法对前期设计的100GHz密集波分复用(DWDM)系统四腔角度调谐窄带滤光片进行了改进,结果表明,该方法能有效的解决偏振光带宽的分离问题,扩大调谐范围。     

用超薄金属膜和不对称法布里－珀罗干涉滤光片设计窄带高反膜

提出利用ｎ≈ｋ的金属膜层材料设计窄带高反膜的一种新方法用超薄金属膜与不对称法布里－珀罗干涉滤光片组合设计法。给出了可见光区的窄带高反膜的膜系结构；定量地分析了膜系的反射率、反射峰值、反射半波带宽等光谱反射特性。实验证实了理论设计和分析。同时，也提供了设计非可见光波段的窄带高反滤光片的方法     

用超薄金属膜和不对称法布里—珀罗干涉滤光片设计窄带高反膜

提出利用ｎ≈ｋ的金属膜层材料设计窄带反膜的一种新方法－用超薄金属膜与不对称法布里－珀罗干涉滤光组合设计法，给出了可光光区窄带高反膜的膜系结构，定量地分析了膜系的反射率，反射峰值，反射半波带宽光谱反射特性，实验证实了理论设计和分析，同时，也提供了设计非可见光波段的窄带高反滤光片的方法。     

光锥角对窄带滤光片透射率的影响及补偿方法

全介质膜窄带滤光片因具有优良的光学性能、较强的工艺性和空间环境适应性被广泛应用于空间多光谱遥感仪器中,但锥光束入射导致的中心波长漂移问题严重影响此类窄带滤光片的光谱选择性能。为了研究光锥角对窄带滤光片透射率特性的影响,设计了非规整型全介质膜窄带滤光片,分析了高斯光束倾斜入射窄带滤光片导致透射率的变化,建立了非均匀照度下锥光束正入射时窄带滤光片等效透射率的求解模型,定量求解了等效透射率及中心波长漂移量,并对理论模型进行了实验验证。结果表明,锥光束正入射对窄带滤光片透射率的影响主要表现为中心波长的蓝移;在镀膜工艺相对稳定的基础上,理论模型的等效透射率预测精度优于中心波长的0.15%。所以,可以使用等效透射率求解模型定量计算锥光束正入射导致窄带滤光片透射率的变化,并利用中心波长漂移量修正后的设计数据指导滤光片镀膜,进而实现窄带滤光片的高精度光谱选择,这为解决介质膜窄带滤光片因锥光束入射导致的中心波长漂移问题提供了新的技术途径。     

Transmission Characteristics of Several Kinds of Filters for WDM Optical Networking

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷａｖｅｌｅｎｇｔｈｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ（ＷＤＭ）ｉｓａｃｏｓｔｅｆｅｃｔｉｖｅｗａｙｔｏｍａｋｅｆｕｌｕｓｅｏｆｔｈｅｂｒｏａｄｂａｎｄｗｉｄｔｈｏｆｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｗｈｅｎｔｈｅｔｒ...     

Tunable double-beam optical bistability in an asymmetric double quantum-well system

We have proposed a scheme for double-beam optical bistability in a tunnel-coupled asymmetric double quantum-well driven by two optical fields circulating inside two independently unidirectional ring cavities. In contrast to the single-cavity case where single-photon saturated absorption and self Kerr-nonlinearity are dominant, the two-photon absorption and cross phase modulation can be enhanced via tunneling induced interference and have an important influence to the formation of bistability. The bistable behavior can be controlled effectively via the system parameters such as the input and detuning of control field, the detuning of the probe field, Fano interference strength and cooperation parameter. Furthermore, the proposed scheme has the ability to manipulate the outputs of two optical cavities simultaneously. Due to the flexible design of semiconductor quantum well, our scheme is more practical than atomic system, therefore it can be utilized to achieve dual all-optical switching which has application in optical communication and computing.     

Acceptance of Wider Oblique Angle of Incidence in Fabry-Perot Optical Filter/Modulator Structures via Index Compensation in InGaAs-GaAs (980 nm) and InGaAsP-InP (1.55 μm) Multiple Quantum Well Cavities

Fabry-Perot optical filters/modulators, consisting of an InGaAs-GaAs multiple quantum well (MQW) cavity, are shown to accept wider angle of incidence (12°) when the cavity index of refraction is compensated by an external electric field via the quantum confined Stark effect. Preliminary experimental data and simulation results on InGaAsP-InP MQW devices operating around 1.55 n are also discussed. This provides design flexibility over conventional high finesse Fabry-Perot cavities which do not accept an angle of incidence deviation of more than 2-5° from the normal.     

Tailoring Chirped MoirÉ Fiber Bragg Gratings for Wavelength-Division-Multiplexing and Optical Code-Division Multiple-Access Applications

The design and fabrication of chirped Moiré fiber Bragg gratings (CMGs) are presented, which can be used in either (1) transmission as passband filters for providing wavelength selectivity in wavelength-division-multiplexed (WDM) systems or (2) reflection as encoding/decoding elements to decompose short broadband pulses in both wavelength and time in order to implement an optical code-division multiple-access (OCDMA) system. In transmission, the fabricated CMGs have single or multiple flattened passbands (< 0.5 dB ripple) and exhibit > 12 dB isolation and near constant in-band group delay. It is shown that these filters do not produce any measurable dispersion-induced power penalties when used to provide wavelength selectivity in 2.5 Gbit/s systems. It is also demonstrated how CMGs can be used in reflection to encode/decode short pulses from a wavelength-tunable mode-locked Er-doped fiber laser.     

Application of multilayer structures at millimeter wavelengths

The paper presents results of theoretical analyses and experimental investigations of the optical characteristics of devices based on multilayer dielectric structures and intended for the millimeter wave band. As is shown, multilayer dielectric structures can prove useful in devices with variable optical characteristics representing coupling elements for quasioptical open resonators, adjustable reflection coefficient mirrors in narrow-band interference Fabry-Perot filters or adjustable multilayer polarizers.     

薄膜截止滤光片的消偏振设计

薄膜截止滤光片在倾斜入射时不可避免地会产生s和p二个偏振分量的分离,因而在许多应用,特别是光通讯的应用中成为一个棘手的难题。提出了一种新的设计方法,对最常用的45°入射角,实现了长波通和短波通两种截止滤光片的完全消偏振, 在透射率为50%处,其偏振分离分别为0.3 nm和0.1 nm。基本的设计方法是采用宽带法布里珀罗薄膜干涉滤光片中心波长两侧的干涉带作为长波通或短波通截止滤光片的初始膜系,然后经过适当的优化以提高透射带的透射率。宽带干涉滤光片的间隔层常由半波长厚度的高、低折射率混合膜层组成,如2H2L2H或2L2H2L。由于这种设计的截止区和透射带带宽常嫌不足,故提出了展宽截止区和透射带的方法。对一个典型的短波通截止滤光片,在波长1550 nm,截止区和透射带宽均达到了200 nm。这种设计方法不仅简单、性能优良,而且膜厚控制容差较大,故易于制造。     

干涉成像光谱仪的杂散光分析

杂散光对光学系统的成像质量有严重的影响。从杂散光的定义出发,分析杂散光的来源,建立评价杂散光对系统影响的主要指标和点源透过率、杂散辐射比的数学模型,用TracePro对Fabry-Perot干涉成像光谱仪的杂散光进行分析和计算,通过在系统中增加遮光光栏能有效抑制系统中的杂散光,有效降低杂散辐射比。采用分析结果对Fabry-Perot干涉成像光谱仪的光机系统进行消除杂散光设计。     

Survey of systems experiments demonstrating dispersion compensation technologies

Chromatic dispersion compensation is an integral part of WDM transmission system design. Compensator properties such as insertion loss, dispersion slope and effective mode area have a large impact on WDM system performance due to nonlinear optical propagation effects. Dispersion compensator imperfections, such as multi-path interference, group delay ripple, insertion loss ripple and limited per-channel compensation bandwidth, place additional limitations on the achievable transmission distance and capacity. In this paper, a survey of key WDM transmission system experiments is undertaken to 1) review the development of chromatic dispersion compensation technologies, 2) discuss the device characteristics that most impact system design for each technology, and 3) hopefully enable the reader to better evaluate compensator technologies for specific applications.     

耦合结构有机微腔的光致发光特性

耦合光学微腔(Coupled optical microcavity,CMC)是一种特殊结构的微腔,在耦合微腔中,两个独立的微腔相邻耦合在一起.通常一个腔是无源的,另一个腔是有源的.首次研究了有机材料在耦合微腔中的自发发射特性.实验采用的有机发光材料为八羟基喹啉铝Tris(8-quinolinolato)aluminium(Alq₃),器件的结构为Glass/DBR_A/Filler/DBR_B/Alq₃/DBR_C.底部腔是无源的,组成为DBR_A/Filler/DBR_B.顶部腔是有源的,由DBR_B/Alq₃/DBR_C构成.其中反射镜DBR_A、DBR_B、DBR_C以及填充层(Filler)均由光学介质材料构成.通过结构设计使两个腔的谐振波长均位于530nm.耦合微腔器件与单层Alq₃薄膜相比较,Alq₃薄膜的光致发光光谱是峰值位于511nm的宽谱带,而在耦合微腔器件中观察到的是具有两个腔模式,峰值波长分别位于518,553nm的增强并窄化的光谱.这是由于两个腔的光场耦合引起了腔模式分裂.结果表明耦合微腔能极大地改变有机材料的自发发射特性,可以用来提高器件的发光效率.     

基于混合光纤放大器的波分复用光纤传输系统研究

在研究了入纤功率、光器件的插入损耗以及非归零码中1码出现的概率对系统误码率影响的基础上,提出了一种基于混合光纤放大器的波分复用(WDM)光纤传输系统设计方案,并对该系统的噪声特性进行了详细地研究。提出了一种抑制前向噪声的有效方法,实现了20路WDM信号320km无误码传输。试验结果对基于混合光纤放大器的波分复用光纤传输系统的设计具有一定的指导意义。