基于嵌入填充层的薄膜铌酸锂-氮化硅电光调制器

提出一种异质集成型薄膜铌酸锂电光调制器,由底部氮化硅波导、中间BCB黏合层、顶部铌酸锂薄膜构成调制区波导结构,调制电极位于铌酸锂薄膜的上部且二者之间填充了低折射率的SiO₂,以利于实现折射率匹配并降低光损耗、微波损耗。进一步利用马赫-曾德尔干涉仪结构,设计了相应的电光调制器,并提出一种倒台阶型薄膜结构,该结构可实现输入、输出波导与调制区波导的高效耦合。对该电光调制器进行行波高速匹配设计,所得器件的半波电压长度积为1.77 V·cm,3 dB调制带宽为140 GHz,且调制区长度仅为5 mm。所提器件结构有望在大带宽薄膜铌酸锂电光调制器设计中发挥优势,助力薄膜铌酸锂光子集成器件的快速发展。     

基于铌酸锂薄膜波导的电光调谐光栅辅助定向耦合器研究

提出并实验研究了一种基于铌酸锂薄膜光波导的电光调谐的光栅辅助定向耦合器。该耦合器由单模与双模脊形波导及制作于双模波导侧壁的长周期光栅构成。长周期光栅的引入补偿了单模与双模波导中基模的相位失配,可在共振波长实现两波导中基模的高效耦合。进一步地,在双模脊形波导两侧制作调谐电极实现了高速、低驱动电压的电光调谐功能。优化了器件的制作工艺,并采用单次干法刻蚀将耦合器的光栅与波导同步制作于X切铌酸锂薄膜上。测试结果表明所制作的器件在1 595.3 nm波长处实现了14.8 dB的隔离度,其电光调谐效率为0.38 nm/V(1 595.3 nm～1 599.0 nm),热光调谐效率为0.14 nm/℃（25℃～50℃）。该器件可用于实现可调谐滤波、滤模、电光调制及高灵敏度温度传感等功能。     

平面光波导型单纤三向器的研究

利用光束传输法,分析设计了一种只由两个定向耦合器构成、能直接与单模光纤相耦合、易于集成的平面光波导（Planar Lightwave Circuit,PLC）型1.31/1.49/1.55 μm单纤三向器.该器件的输入输出弯曲波导和耦合区平行波导均采用光束传输法进行优化设计,并对器件的折射率进行了容差分析,获得了当两个定向耦合器的耦合长度分别为6 578 μm、3953 μm时,器件对各波长的隔离度均在47 dB以上,且插入损耗小于0.05 dB.     

一种新型光子晶体波导定向耦合型超微偏振光分束器

将两个二维空气孔光子晶体波导平行放置,两波导之间由三排空气孔相隔,构成一个定向耦合器.数值分析了TE(磁场平行于空气孔)和TM(电场平行于空气孔)偏振态光波在该定向耦合器中的传播行为.结果表明,减小耦合区两波导间的一排介质柱的半径,TE模的耦合长度减小,而TM模的耦合长度不变.基于此结构,设计了超微偏振光分束器,整个器件的尺寸为10.1μm,与已报道的24.2μm的结果相比,该器件具有更小的器件尺寸和更高的输出效率.     

跑道型结构光子晶体波导定向耦合器

鉴于波导定向耦合器在集成光路以及光电集成方面的广泛应用,提出了一种基于光子晶体波导间高效耦合的光子晶体定向耦合器。通过主波导和耦合波导间的耦合,可以实现对波长为1 490 nm和1 550 nm电磁波的高效分光。在将器件长度控制在30 μm左右的同时,其总效率高达93.05%。另外,发现主波导和耦合波导间介质柱结构参数对电磁波的耦合周期有着极大的影响。并通过将介质柱沿z方向拉伸0.1a(a为晶格周期),设计了工作波长为1 530 nm和1 540 nm的光子晶体定向耦合器,器件长度仅为60 μm。通过拉伸介质柱的纵向长度,可以大幅减小耦合周期,这对缩小器件体积以及实现更为密集的波分复用有着重要的意义。     

光纤通信光开关的物理基础(续)

3.2　定向耦合器电光开关定向耦合器电光开关是在电光材料 (如L i Nb O3、化合物半导体、有机聚合物 )的衬底上制作 1对条形波导和 1对电极构成 ,如图 5所示 .当不加电压时 ,它是 1个具有 2条波导和 4个端口的定向耦合器 .一般称 1 -3和 2 -4为直通臂 ,1 -4和 2 -3为交叉臂 .图 5　定向耦合器型光开关假设两波导的耦合较弱 ,各自保持独立存在时的场分布和传输系数 ,耦合的影响只表现在场的振幅随耦合长度的变化 .设两波导中的复数振幅分别为 E1(z)和 E2 (z) ,相位常量是β1和 β2 ,其变化规律可用一阶微分方程组表示 [3]d E1(z)dz =-ik12…     

低驱动、高调制X-Cut铌酸锂电光调制器的优化设计

利用定向耦合器代替Y形分支结构,在X-cut铌酸锂(LN)基底上设计了一款具有低驱动电压、高调制参数的马赫-曾德尔(M-Z)型电光调制器。采用有限元法对定向耦合器的原理及影响因素进行了详细分析和精确计算,并对电光调制器的关键结构参数进行了优化。结果表明:光波沿着定向耦合器传播时,能量在两波导中来回交替,呈正弦和余弦函数分布,并且耦合长度随着其间距的增大而快速增大。在调制臂长为3cm,光波长为1550nm的情况下,单臂调制所获得的半波电压Vπ为2.22V,调制参数S21为-51.13dB。通过对调制臂进行截面分析,给出了电场Ex分量、电位移矢量Dx分量和光模分布,并求得重叠积分因子为0.486。同时还表明脊形波导结构有利于提高电光作用效率。当脊高为1μm时,重叠积分因子为0.714,相较于平板波导,其电光重叠积分因子提高了46.91%。     

硅基混合表面等离子体纳米光波导及集成器件

总结并展望了硅基混合表面等离子体纳米光波导及集成器件方面的理论和实验研究工作。首先介绍了几种硅基混合表面等离子体纳米光波导结构,其尺寸可小至100 nm以下,而传播长度达100μm量级;其次介绍了基于硅基混合表面等离子体纳米光波导的功分器、偏振分束器和谐振器等集成器件,其尺寸为亚微米量级;最后探讨了硅基混合表面等离子体纳米光波导与硅纳米线光波导的耦合及对其进行增益补偿。     

新型高速光发射模块的设计与分析

介绍了用于高速、宽带光纤通信系统的铌酸锂(LiNbO3)光发射模块的优化设计方法。分析比较了半导体器件与铌酸锂波导器件在作为光纤通信光发射模块时的优缺点。对光发射模块的两个主要器件———掺铒铌酸锂(Er∶LiNbO3)波导激光器和LiNbO3电光调制器进行了结构设计和分析。分析和讨论了电光调制器带宽及半波电压随器件主要参数的变化关系。用BPM软件模拟了所设计的模块的结构特征。该发射模块的发射峰值波长为1531nm,调制速率为10Gbits/s。     

平面弯曲波导耦合器的特性分析

根据耦合模理论和弯曲波导耦合器的结构特点,对平面弯曲波导耦合器的特性进行了分析,结果表明弯曲波导耦合器的弯曲半径和最小间距两个可调变量,增加了波导器件设计的灵活性;同时由于等效耦合长度的调制作用使得弯曲波导耦合器在波分复用/解复用中比平行直波导耦合器具有更大的复用带宽;分析了弯曲半径和最小间距对弯曲波导耦合器复用带宽的影响,为实际波导器件的设计制作提供了一定的理论依据.     

Analysis of Ti:LiNbO3 zero-gap directional coupler for wavelength division multiplexer/demultiplexer

For the purpose of multichannel integrated-optical wavelength division MUX/DEMUX design, the wavelength tuning method of Ti:LiNbO₃ zero-gap directional coupler is analysed by effective-index based matrix method (EIMM). In this method, first, the 2D refractive index profile of the Ti:LiNbO₃ zero-gap directional coupler is transformed into lateral 1D effective-index profile by WKB method. Finally, matrix method is applied to this effective-index profile and the propagation constants are computed from the resonance peaks of the excitation efficiency versus propagation constant characteristics. It has been shown that the channel wavelength tuning can be achieved by varying the Y-branching angle at the input and output of the device or by a slight variation of two-mode-section length. The method of electro-optic fine tuning of the channel wavelength and channel separation of the device has also been investigated. A cascaded structure with proper parameters for four-channel application is also simulated and the results are presented.     

Symmetries and Infinite Dimensional Lie Algebra of the Variable Coefficient KDV Equation

With the help of the conditional strong symmetry, we obtain the K symmetries, r symmetries, infinite dimensional Lie algebra and the corresponding infinite conservation quantities of the variable coefficient KdV equation u_t = h₁(t)(u_xxx +6uu_x) +4h₂(t)u_x - h₀(t)(2u+ xu_x) with h₀, h₁ and h₂ being three arbitrary functions of t.     

铌酸锂光学电场传感器温度稳定性改善研究

铌酸锂晶体材料具有较高的电光系数和稳定的物理、化学性质,广泛应用在各种电场传感器中。但是,铌酸锂晶体折射率对温度较为敏感,在使用最大电光效应方向时,由于自然双折射的存在,晶体工作点随温度漂移,一方面导致传感器无法稳定工作,另一方面也影响了传感器的灵敏度和动态范围。为了消除这一影响,探头中将使用长度相等、主轴正交的两块铌酸锂晶体,一块作为传感晶体,一块作为补偿晶体。由于补偿晶体的存在,传感器的自然双折射得到很大程度的抑制,温度稳定性也得到了改善。经实验对比,补偿之后的传感器工作状态稳定性比未补偿的传感器得到大幅提升。     

运动磁单极子的规范势

本文利用诱导SU(2)规范势A_μ=?_μn×n的一些性质,从磁单极子的辐射电磁场强的已知表达式出发,构造出一个n场,使得由它得到的诱导势经约化之后得到的U(1)场强与磁单极子的辐射电磁场强一致。n得到之后,就得到SU(2)规范势,再经约化,就得到相等价的U(1)势,既然它的场强与磁单极子场强一致,它的U(1)势就是磁单极子的U(1)势,这个U(1)势是有奇异的(奇异弦),可以用分区表示的方法来避免它,当粒子静止时,这个势的结果与著名的吴-杨势一致。 关键词：     

Chiral symmetry and the A1 contribution to the nucleon-nucleon interaction

The contribution of A₁ exchange to the nucleon-nucleon potential is studied in a broken chiral symmetric model. The A₁ is treated as a finite-width resonance in the πρ s-wave. Connections between pseudoscalar and pseudovector pion-nucleon coupling in the underlying model lagrangian are studied in detail. It is found that large terms in the NN interaction arising from πρ exchange with pseudoscalar coupling are suppressed by interference with a₁ exchange. With pseudovector coupling there is a suppression of the A₁ exchange by the so-called “seagull” terms in πρ exchange which arise from gauge invariance. The suppression becomes an exact cancellation in the limit of infinite ρ and a₁ masses and exact chiral symmetry. We found that inclusion of the a₁ decay into the πρ state strongly modifies the a₁] exchange potential, suppressing the tensor part but leaving the spin-spin part almost unchanged.     

Maximally Generalized Yang-Mills Model and Dynamical Breaking of Gauge Symmetry

A maximally generalized Yang-Mills model, which contains, besides the vector part V_μ, also an axial-vector part A_μ, a scalar part S, a pseudoscalar part P, and a tensor part T_μν, is constructed and the dynamical breaking of gauge symmetry in the model is also discussed. It is shown, in terms of the Nambu-Jona-Lasinio mechanism, that the gauge symmetry breaking can be realized dynamically in the maximally generalized Yang-Mills model. The combination of the maximally generalized Yang-Mills model and the NJL mechanism provides a way to overcome the difficulties related to the Higgs field and the Higgs mechanism in the usual spontaneous symmetry breaking theory.     

基于旋涂法和电子束蒸发法制备的V2O5/Ag/V2O5叠层透明导电薄膜

利用溶胶-凝胶技术与电子束蒸镀相结合的方法在常温下制备了叠层V₂O₅/Ag/V₂O₅（VAV）透明导电薄膜,研究了各层薄膜厚度对叠层结构光电特性的影响。用原子力显微镜、紫外-可见光分光光度计、四探针电阻仪及开尔文探针对样品的表面形貌、光电性能及功函数等性质进行了表征。实验结果表明,该薄膜具有良好的光学和电学性质,可见光（380~780 nm）平均透过率达75%,迁移率为16.89 cm²/（V·s）,载流子浓度为－1.043×10²² cm^-3,方块电阻值为15.1 Ω/□,功函数为5.17 eV。该制备方法降低了V₂O₅薄膜的工艺制备难度,为该材料在太阳能电池中的应用创造了良好的前期基础。     

铁电单晶(KxNa1-x)0.4(SryBa1-y)0.8Nb2O6的光学性质和线性电光效应

本文介绍铁电单晶(K_xNa_1-x)_0.4(Sr_yBa_1-y)_0.8Nb₂O₆的光学性质和线性电光效应的测量。实验结果表明,这种晶体具有较大的光学双折射,透光范围由4000?到5.6μm。晶体具有低的线性电光调制的半波电压,其电光调制价值指数n₀³·γ_c高达730×10 关键词：     

准一维Cr基超导体RbCr3As3的超导能隙

RbCr₃As₃是具有[（Cr₃As₃）^-]_∞线性链的准一维超导体,超导转变温度约为6.6 K.对RbCr₃As₃单晶进行了电输运和极低温热输运性质的研究.低温下,拟合了RbCr₃As₃正常态电阻率随温度的变化,发现其满足费米液体行为.通过拟合超导转变温度随磁场的关系,得到RbCr₃As₃单晶的上临界场约为25.6 T.对RbCr₃As₃进行了零场下的极低温热导率测量,得到其剩余线性项为7.5 μW·K^-2·cm^-1,占正常态热导率值的24%.测量不同磁场下RbCr₃As₃的热导率,发现与单带s波超导体相比较,RbCr₃As₃剩余线性项随磁场增加相对较快.这些结果表明RbCr₃As₃单晶很可能是有节点的非常规超导体.     

Cu,Fe掺杂LiNbO_3晶体电子结构和光学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理对Cu,Fe单掺及共掺LiNbO_3晶体的电子结构和光学性质进行了计算.结果显示:Cu,Fe单掺杂LiNbO_3晶体禁带内均产生了杂质能级,主要由Cu3d,Fe3d轨道及O 2p轨道贡献;共掺LiNbO_3晶体禁带内出现了双能级结构,深能级由Cu3d和O2p轨道贡献,浅能级由Fe3d和O2p轨道贡献.Cu,Fe单掺和共掺LiNbO_3晶体带隙依次缩小,在可见光区的光吸收明显增强.共掺LiNbO_3在445和630nm左右分别表现出一个宽吸收峰,比单掺LiNbO_3晶体表现出更好的光吸收性质.研究表明,Fe占Nb位比Fe占Li位的双掺样品在双光存储应用中更有优势;同时,浓度比[Fe2+]/[Fe3+]值的适当降低有助于这种优势的形成.