基于古斯-汉欣位移效应的波长传感研究

利用双面金属包覆波导在导模共振激发时对古斯-汉欣位移具有极大的增强效应来实现激光波长微小变化的监测.双面金属包覆波导由上层金膜、导波层和下层金膜组成.当导波层厚度为亚毫米尺度时,应用自由空间耦合技术使入射的激光以小角度入射,在满足相位匹配的条件下激发超高阶导模.理论研究表明,当波导的辐射损耗等于本征损耗时,反射光的侧向...     

电压调控多种金属膜波导特性研究

采用自由空间耦合的方法,激发双面金属包覆波导中的超高阶导模,通过在双面金属包覆介质波导的两个金属膜上加不同的电压,改变导波层铌酸锂的厚度和折射率,得到不同参数下的衰减全反射谱,从而验证超高阶导模的偏振不灵敏性及对导波层厚度和折射率十分灵敏的特殊性质,实验结果与理论相吻合。比较相同条件下反射率的变化,得到铝包覆波导的灵敏度要高于金包覆波导。所得结果对集成光电子器件的研制有一定的参考价值。     

分辨率为1pm的波长监测新方法

在亚毫米尺度金属包覆波导研究基础上，提出了一种波长监测的新方法.实验采用自由空间耦合技术，激发了波导中对波长变化十分灵敏的超高阶导模，并以此为探针，实现了1pm波长漂移的监测. 关键词： 波长监测 金属包覆波导 超高阶导模     

集成光学 集成光学、波导理论

TN252 2006043277亚毫米尺度双面金属波导的超高阶模及其滤波特性研究=Research of ultrahigh-order modes in double metal-clad-ding optical waveguide with submilli meter scale[刊,中]/曹庄琪(上海交通大学物理系,导波光电子器件实验室.上海(200240)) ,陆海峰…∥光学学报.—2006 ,26(4) .—497-500利用真空溅射法在一片亚毫米尺度的光学玻璃平板两面分别镀上不同厚度的金属薄膜,构成一种超厚的双面金属包覆波导,采用自由空间耦合技术实现了这种波导中超高阶导模的激发。由于超高阶导模具有对波长特别灵敏而对偏振不灵敏的特殊性质,…     

小球藻溶液浓度与吸收系数的同时测量

为得到高准确度的小球藻浓度,利用空芯金属包覆波导作为测量腔对小球藻进行测量.利用自由空间耦合技术激发含有小球藻溶液的空芯金属包覆波导中超高阶导模,通过检测超高阶导模的衰减全反射吸收峰位置和反射极小值Rmin的变化,实现了小球藻溶液浓度和吸收系数的同时测量.该方法不仅可检测10-9 mol量级的小球藻浓度,而且具有测量成本低、操作方便等优点.     

亚毫米尺度双面金属波导的超高阶模及其滤波特性研究

利用真空溅射法在一片亚毫米尺度的光学玻璃平板两面分别镀上不同厚度的金属薄膜,构成一种超厚的双面金属包覆波导。采用自由空间耦合技术实现了这种波导中超高阶导模的激发。由于超高阶导模具有对波长特别灵敏而对偏振不灵敏的特殊性质,以此为基础,在实验中演示了可调谐、偏振不灵敏、低损耗(小于0.5 dB)的超窄带(小于0.08 nm)和梳状滤波(通道间隔为100 GHz)。     

利用超高阶导模测量PMN-PT透明陶瓷二次电光系数

以亚毫米尺度的铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT)透明陶瓷片为导波层制备了对称金属包覆波导,并利用自由空间耦合技术激发了波导中的超高阶导模.根据衰减全反射(ATR)峰的移动,得到了在波导两侧所施加电压与光强反射率的关系,从而计算了PMN-PT透明陶瓷片的二次电光系数.     

双面金属铝包覆介质波导测量介质厚度和折射率

利用双面金属铝包覆波导的测量方法,测量了硅片的厚度和折射率。这种方法利用双面金属铝包覆波导的超高阶模的偏振不灵敏和对金属层要求较低的特点,降低了对仪器的要求和测量的成本。同时,由于应用高灵敏的超高阶导模为探针,测量精度较高,结果显示测量精度在1%以内。     

基于光波导技术的水中六价铬离子痕量检测

提出了一种基于对称金属包覆波导结构的光学传感器,利用该结构所激发的对导波层折射率虚部极其灵敏的超高阶导模为探针,结合二苯碳酰二肼与六价铬离子的特异性显色原理,对饮水中六价铬离子痕量进行探测.理论与实验结果表明,该分析方法的检测极限是1μg/L,达到了现行国际标准.该方法是一种需样少、耗时短、实时性好、稳定性高和价格低廉的在线检测方法.     

晶体材料电光系数和压电系数的同时测量

利用双面金属包覆波导结构激发的高阶导模是导波层折射率的灵敏函数这一特性提出了一种测量非线性材料电光系数和压电系数的新方法.该方法利用反射率曲线在不同电压下的移动参量可以直接计算出被测样品的电光系数和压电系数.理论与实验研究表明,该方法具有结构紧凑、插入损耗小、整个装置无运动部件、可靠性能高等诸多优点.预计这一研究在应用压电效应和电光效应制备光电子器件的诸多领域中有极其广泛的应用前景.     

晶体材料电光系数和压电系数的同时测量

利用双面金属包覆波导结构激发的高阶导模是导波层折射率的灵敏函数这一特性提出了一种测量非线性材料电光系数和压电系数的新方法. 该方法利用反射率曲线在不同电压下的移动参量可以直接计算出被测样品的电光系数和压电系数. 理论与实验研究表明, 该方法具有结构紧凑、插入损耗小、整个装置无运动部件、可靠性能高等诸多优点. 预计这一研究在应用压电效应和电光效应制备光电子器件的诸多领域中有极其广泛的应用前景.     

基于亚毫米尺度金属包覆波导的脉冲展宽

利用自由空间耦合技术,用超短脉冲激发亚毫米尺度对称金属包覆波导中的超高阶导模,提出一种脉冲展宽的新方法。由于超高阶导模的强色散性质,经过短距离的传输,即可使脉冲宽度迅速展宽。理论分析表明,1 ps的光脉冲在光波导中传输毫米量级距离后,脉冲展宽因子可达到1000倍。     

一种分辨力达纳弧度量级的角位移传感新方法

提出了一种测量微小角位移的新方法,该法基于一种金属包覆波导结构,通过棱镜耦合激发空气导波层中的超高阶导模作为灵敏探针。当被测部件发生微小偏转时,空气层厚度和导模的有效折射率也因此改变,从而引起耦合光束的反射光强急剧变动,其变动幅度与部件的角位移量近似成正比关系。对传感的灵敏度进行了数值分析,结果表明导模的有效折射率是影响灵敏度的重要参量。采用一种类似悬臂梁的结构产生可控微小角位移,并以此对平均灵敏度进行了测算,得到的结果与理论预测值符合得较好(相对误差约为3%)。理论和实验结果表明,只要部件的偏转半径达到厘米量级,就可以实现分辨力达10-9rad数量级的角位移传感。     

通信波段金属包覆波导传播特性研究

采用等效折射率的方法,以金、银、铜作为金属材料,计算了入射波长为1550nm时,2种不同结构金属包覆波导的几何色散关系、场分布特征及损耗情况。采用金属为衬底的非对称包覆结构进行计算,结果表明TE模的特点与全介质波导的情况类似。采用双面金属对称包覆结构进行计算,计算表明TM0模由金属-介质界面处的表面模对称结合而成,其等效折射率不在导模的范围之中,TE模和TM1模等效折射率的范围大于全介质波导的情况,TM1模由金属-介质界面处的表面模反对称结合而成。     

包含左手材料的四层平板波导中的光导模

研究一个芯子层是左手材料,其他三层由传统材料构成的四层平板光波导系统,利用图解法对各种TE偏振的导波模式的解进行详细分析.研究表明,四层左手材料光波导既能支持振荡导模,也能支持表面导模,与三层左手材料光波导相比较,此四层波导的导波模式呈现一些新的特性.对于中间传统材料层存在振荡场的情形:芯子层支持振荡导模的光波导中存在基模,并且高阶振荡导模出现模式缺失的性质;芯子层支持表面导模的光波导可以支持基模和多个高阶模式,并且存在模式兼并的性质.对于中间传统材料层存在衰减场的情形,此四层波导结构可等效为三层左手材料光波导.这些新的光波导传输性质对各种光波导器件的制作有潜在的应用价值.     

光波导振荡场传感器

针对消逝场传感器的不足,提出了一种传感介质处于波导芯层,且以超高阶导模为探针的光波导振荡场传感器.由于其波导芯层处于功率密度极高的振荡场区域,而超高阶导模又具有对芯层参数极为灵敏的性质,因此这种新型传感器的灵敏度大大增强.实现了超越消逝场传感器灵敏度极限值几个量级的位移传感器.     

亚毫米尺度对称金属包覆波导中传输损耗的抑制

利用光频范围贵金属介电常量的虚部远小于其实部绝对值的特点,采用一阶微扰理论得到了对称金属包覆波导横电和横磁导模微扰传播常数的解析公式。针对金属包覆波导传输损耗大的缺陷,提出采用亚毫米尺度的超厚导波层来抑制传输损耗的新方法。微扰公式与精确数值解结果相符。     

光波导参数测试

TN2522007010480分辨率为1pm的波长监测新方法=New scheme forwavelength monitoring with1pmresolution[刊,中]/冯耀军(上海交通大学物理系.上海(200240)),曹庄琪…//物理学报.—2006,55(9).—4709-4712在亚毫米尺度金属包覆波导研究基础上,提出了一种波长监测的新方法。实验采用自由空间耦合技术,激发了波导中对波长变化十分灵敏的超高阶导模,并以此为探针,实现了1pm波长漂移的监测。图6参7(严寒)TN2522007010479基于模式匹配法的平面波导光场分布分析=Si mulation offield distribution of a3-stack slab waveguide by means ofmode m…     

基于介孔TiO_2薄膜等离子体波导的拉曼光谱技术研究

利用溶胶-凝胶分子模板法在表面覆金的玻璃基底上制备275 nm厚的介孔二氧化钛(TiO_2)薄膜,形成等离子体波导(PW)传感芯片.利用菲涅耳公式拟合实验测得的导模共振波长,得出TiO_2薄膜的多孔度约为0.589.基于光学互易定理仿真分析了置于介孔导波层中的电偶极子的拉曼辐射角分布,结果表明:辐射到衬底中的拉曼光包含沿导模共振角辐射的定向信号和辐射角小于全反射角的非定向信号;前者需借助棱镜耦合器才能被探测到,后者可从芯片背面直接被探测到;从导波层直接辐射到空气中的拉曼光称为背向信号,它的角分布呈发散式,几乎不受棱镜耦合器影响;定向信号的最大功率值远大于非定向信号和背向信号的相应值.实验研究了吸附于介孔导波层中的结晶紫分子的拉曼光谱,采用体光束激发方式探测到了定向、非定向和背向拉曼信号,定向信号强度的最大值是非定向信号的2倍多,在使用棱镜耦合器前后测得的背向信号强度几乎不变.     

非对称金属包覆左手介质平板波导的微扰分析

基于微扰方法分析非对称金属包覆左手介质平板波导的特性,给出了该波导的复有效折射率的一级近似解,并对波导的传输特性和损耗特性进行了数值模拟.结果表明:非对称金属包覆左手介质平板波导没有零阶模式;TE1模传播系数随波导厚度的增加迅速减小,损耗系数随波导厚度的增加快速增加,达到最大值后又迅速减小;非对称金属包覆左手介质平板波导传输特性相对于左手介质三层平板波导传输特性发生了很大改变,TM1模,TM2和 TE2模式以及更高阶模式在截止厚度附近出现双值现象;特别在二阶及高阶模式中,TE模式相对于TM模式具有高传输低损耗的特性,而以右手介质为芯层的金属包覆波导不具有这一特性.