梯形截面介质光波导的模吸收损耗

本文运用微分法由梯形截面介质光波导的近似模方程导出了模吸收损耗系数的公式.并结合计算实例进行了误差分析.     

全硅矩形截面脊形波导的研制及其损耗分析

运用有效折射率法和微分法分别对全硅矩形截面脊形波导的模式特性和模吸收损耗系数作了分析，通过乙二胺－邻苯二酚水溶液（ＥＰＷ）各向异性腐蚀的方法，研制成了矩形截面脊形全硅光波导，并对其损耗特性进行了研究和讨论。     

渐变耦合脊波导晶体管探测器光响应分析

为提高InP基光探测器的吸收效率和工作速度,设计了一种渐变耦合脊波导单载流子传输异质结光敏晶体管探测器。采用有效折射率法和光束传播法,分析渐变耦合脊波导的光传输模式,优化后波导宽度和波导长度分别为2.6μm和250μm,可实现单模传输和高的光吸收效率。由于渐变耦合脊波导单载流子传输异质结光敏晶体管光传输方向与载流子运动方向垂直,分别优化光敏晶体管的吸收效率和速度,器件输出光电流和特征频率均得到改善。渐变耦合脊波导单载流子传输异质结光敏晶体管的响应度为33.83A/W,饱和输出光电流为90mA,最高特征频率达到87GHz,其饱和输出电流和特征频率相比于台面单载流子传输异质结光敏晶体管分别提高了20%和24%。但渐变耦合脊波导单载流子传输异质结光敏晶体管吸收体积大,获得饱和电流时的光功率也比较大,因此渐变耦合脊波导单载流子传输异质结光敏晶体管的响应度略小于台面的单载流子传输异质结光敏晶体管的响应度。     

质子交换LiNbO3光波导的特性研究

采用X射线衍射谱法和红外吸收光谱法对质子交换和退火质子交换LiNbO3光波导的特性进行了研究.研究结果表明:在LiNbO3晶体衬底X射线衍射主峰的左侧出现质子交换LiNbO3光波导的伴峰,则质子交换使光波导层Li1-xHxNbO3的晶格常数比衬底的晶格常数稍大,产生垂直于表面的应变,波导经过退火后,伴峰向主峰靠近,应变减少.质子交换波导中的OH-基团的红外吸收光谱在3 500和3 300 cm-1处存在特征峰,波导经过退火后,3 300 cm-1处的特征峰基本消失,而3 500 cm-1处的吸收强度基本不变.实验还表明,OH-在3 500 cm-1处吸收带的积分面积基本与交换时间的开方呈正比例关系.     

二维介质柱光子晶体波导吸收边界条件

设计优化了用于截断二维正方格子介质柱光子晶体波导的分布布拉格反射波导的结构.二维时域有限差分数值模拟结果显示，在上述两种波导联接处的反射系数可以在大部分光子晶体波导导波的频谱范围内降到1％以下.将这种分布布拉格反射波导和通常的吸收边界条件相结合可以构成用于光子晶体波导的吸收边界条件，其反射率可以降低到-40dB以下，吸收层的厚度可取为晶格长度的1.3倍. 关键词： 吸收边界条件 光子晶体波导 时域有限差分     

波导与探测器吸收层垂直耦合结构中的光学耦合分析

利用几何学理论分析了波导与探测器吸收层之间的光学传播情况，以硅基波导与ＧｅＳｉ／Ｓｉ多量子阱ＰＩＮ探测器吸收层主分析对象，说明光学耦合效率与两层介质的折射率分布及吸收层长度的关系。     

半圆形波导中的电磁场

利用矩形波导和圆形波导的结论,并结合叠加法和镜象法等工具,从理论上分析给出半圆形波导的TE波模型的电磁场分量.根据金属界面的特殊性质,在一定条件下运用叠加法的延拓求出半圆形波导的电磁场分量.最后通过过渡法对一般情况下半圆形波导的电磁场分量进行求解.     

波导式吸收腔的有效光程率研究

波导式光学吸收腔在气体和液体浓度测量等领域有广泛的应用前景.吸收腔的有效光程与系统的灵敏度有直接的关系.提出了波导式吸收腔有效光程率的数学模型.从理论上分析了波导的内壁镀膜折射率和厚度、波导内径和弯曲以及输入光场能量分布等因素对波导式吸收腔有效光程率的影响.对提高系统灵敏度和测试系统的误差补偿提供了重要参考.计算结果与...     

梯形截面硅脊形波导的模式特性及其等离子体色散效应

本文运用有效折射率法和WKB法对具有梯形状截面的硅脊形波导的模式特性作了分析,导出了TE模和TM模的模方程以及截止方程,并运用一阶微扰法对因波导顶部注入载流子而引起的模式调制的大小作了数值估计。其结果可为全硅光波导器件的研制提供指导。     

MgO:LiNb0.3与LiNb0.3质子交换光波导光学及结构特征的比较

利用退火的质子交换法在MgO:LiNbO.3和LiNbO.3两种材料上制作了光波导，得到了质子交换的扩散特性以及光波导折射率分布的退火规律．通过x射线衍射和OH-红外吸收谱方法研究了 MgO:LiNbO.3和LiNbO.3质子交换光波导的结构特征及其与退火参数的关系，对MgO :LiNbO.3和LiNbO.3光波导光学和结构特征的结果进行了分析和比较． 关键词： 退火质子交换光波导 晶格结构 x射线衍射 红外吸收     

Optical characteristic analysis of ridge dielectric waveguides

The optical characteristics of the ridge weak absorptive dielectric waveguide are analysed by using both the equivalent index method and the differentiation method. The approximate expressions are derived for calculating the mode loss coefficients. The computations are carried out for SiO₂/GaAs/AlGaAs waveguides. It is shown that the method given in this paper is very accurate, and the results computed by this method are in good agreement with the numerical results of the mode complex eigenvalue equations.     

有机聚合物非对称脊波导单模条件分析

以有机聚合物非对称脊波导为研究对象,采用半矢量有限差分光束传输法(FD-BPM),系统地分析了不同脊高、脊宽和芯层平板短侧宽度条件下非对称脊形波导的基模截止和单模条件。得出:在芯层高度一定的情况下,基模截止区域和单模区域均随脊高或脊宽的缩小而增大,单模区域随脊形波导芯层平板短侧宽度s的减小而减小;其尺寸以选择芯层厚度h≥1.5μm,脊高(H-h)≤0.4μm,脊宽4μm≤w≤8μm,芯层平板短侧宽度s=2μm较佳。研究表明,非对称脊波导单模条件区域仍能满足实际应用要求。     

带有增益介质层的混合脊状等离子体波导的传输特性

在传统脊状等离子体波导的基础上设计了一种带有增益介质层的新型混合脊状等离子体波导,其结构中的介质层部分包含两个区域:前区为单一介质,后区的脊是由2种介质构成的双层脊区。采用二维时域有限差分方法分析了波导结构的传输特性,得到了TM模下的电场分布图,并对输出功率以及传输损耗与结构参数和介质折射率的变化规律进行了讨论。结果表明,在波导中引入的增益介质材料磷化铟后其损耗达到-6 dB/μm。此种波导结构对于光集成芯片的研究与制作具有重要意义。     

Optical properties of He+-implanted and diamond blade-diced terbium gallium garnet crystal planar and ridge waveguides

Terbium gallium garnet (Tb₃Ga₅O₁₂, TGG) crystal can be used to fabricate various magneto-optical devices due to its optimal Faraday effect. In this work, 400-keV He⁺ ions with a fluence of 6.0×10¹⁶ ions/cm² are irradiated into the TGG crystal for the planar waveguide formation. The precise diamond blade dicing with a rotation speed of 2×10⁴ rpm and a cutting velocity of 0.1 mm/s is performed on the He⁺-implanted TGG planar waveguide for the ridge structure. The dark-mode spectrum of the He⁺-implanted TGG planar waveguide is measured by the prism-coupling method, thereby obtaining the relationship between the reflected light intensity and the effective refractive index. The refractive index profile of the planar waveguide is reconstructed by the reflectivity calculation method. The near-field light intensity distribution of the planar waveguide and the ridge waveguide are recorded by the end-face coupling method. The He⁺-implanted and diamond blade-diced TGG crystal planar and ridge waveguides are promising candidates for integrated magneto-optical devices.     

脊波导在速调管输出组件中的应用

在新型L波段多注速调管的研制中,为了降低电磁聚焦系统的设计难度,需要减小输出波导的截面尺寸。为此,提出了在速调管输出组件中应用脊波导的方案。针对该型速调管的要求,设计了完整的脊波导输出组件并进行验证。计算结果表明,这种采用了脊波导的速调管输出组件,能够在10%的带宽内达到1.2以下的驻波比,理论功率容量达到490 MW。采用了该方案的组件尺寸紧凑,加工方便,调试容易。     

聚合物波导M-Z调制器TM模的泰勒级数展开法研究

根据聚合物脊型波导的结构特点,利用有效折射率法求出其横向折射率分布,将三维传播转化为二维传播,并从标量波动方程出发,在傍轴近似的情况下,采用Crank-Nicholson差分格式,得到了泰勒级数展开法基本计算格式,并对算法进行了适当优化;通过对Mach-Zehnder光波导TM模的模拟,分析了各种参数对损耗的影响。结果表明：泰勒级数展开法具有精度高、稳定性好、算法简单、易于编程等优点,是一种比较理想的光波导数值分析方法,可为聚合物电光调制器的设计制作提供理论参考。     

低阈值单横模852nm半导体激光器

基于波导理论、等效折射率方法,设计并制备了非对称波导隔离双沟结构脊型边发射激光器,最终获得了低闽值单基侧模852 nm激光器.详细研究了不同脊型台深宽比参数设计对激光器侧向模式特性的影响规律,实现了腔面未镀膜情况下脊型波导边发射激光器的单基侧模稳定输出,同时激射波长可以精确调谐到852 nm;工作电流达到150 mA,工作温度30℃;斜率效率最高可达0.89 nW/mA,光谱半宽小于1 nm.研究结果为进一步实现超窄线宽激光器提供了参考和借鉴,并且为实现激光器稳定输出提供了实验基础.     

聚合物脊波导偏振特性

以有机聚合物脊波导为研究对象,采用半矢量有限差分光束传输法,系统地分析了不同脊高、脊宽和芯层厚度条件下对称脊波导的偏振特性,并在此基础上分析了非对称脊波导的偏振特性,研究了平板芯层短边宽度对偏振特性的影响。结果表明:非对称脊波导结构的引入对偏振特性影响较小,其双折射随平板芯层短边宽度的减小而减小。当脊高为1.3 m、平板芯层短边宽度为2.0 m时,非对称脊波导双折射能控制在可接受范围。     

基于非对称脊波导的多种聚合物弯波导性能分析

以缩短马赫-曾德尔(M-Z)电光调制器分支波导为目的,将有机聚合物非对称结构的脊波导应用于S弯波导中。采用半矢量有限差分光束传输分析法,系统地分析了不同参数下采用非对称脊波导的三种常见弯波导,即正弦弯、圆弧弯和余弦弯分支波导的TM00光场传输损耗,并与采用对称脊波导的结构相比较。研究表明,在芯层厚度h=1.5μm、脊高为0.3μm、脊宽w=4μm、分支高度G=11μm的情况下,当脊波导短边芯层平板宽度s≥2μm时,在相同传输损耗条件下,正弦弯、圆弧弯和余弦弯分支波导长度分别可减少40%、30%和25%,该结果对有机聚合物M-Z调制器中分支波导的设计具有一定的参考价值。     

一种基于光学偏置的新型Math—Zehnder调制器结构设计

设计了一种基于光学偏置并以有机聚合物PMMA／DRI作为光波导材料的新型Mach-Zehdner调制器。利用有效折射率法（EIM）,分析了脊波导的有效折射率随脊波导结构参数变化情况,包括脊宽训、脊高b和芯层厚度d,以及上下包层厚度。采用微带线单电极调制方式结合脊波导的结构设计,实现了微波和光波的速率匹配。针对优化的结构参数,采用BPM方法进行光场和功率传输的模拟仿真,完成了非等臂Math—Zehnder调制器的结构设计,实现了两臂89．84。的初始相位差,消光比约为27dB。