一种具有高二阶非线性椭圆芯中空光纤

提出并制造一种新颖的椭圆芯中空光纤,采用热极化方法使其具有高二阶非线性,可用作相位调制器。该光纤在300℃温度、大于1×108 V/m强电场和9cm有效电极长度条件下热极化30min后,产生大的线性电光相移。基于双椭圆芯中空光纤构建一种纤内马赫-曾德尔干涉仪,通过观察干涉条纹的移动来评估相移,最终得到1.16pm/V的高二阶非线性系数和0.52pm/V的线性电光系数。该技术具有简单、灵活的特点,可以用来制作高电光系数器件,降低制作成本,并能进一步提高全光纤器件的集成度。     

低阈值极化电压玻璃光波导电光效应的研究(英文)

采用热极化技术对掺锗玻璃条形光波导进行极化,通过光纤连接(单模)的Mach ZehnderInterferometer系统测量条形波导内诱导出的电光效应,系统地研究了大气环境下极化条件(极化温度、极化时间、极化电压)对电光效应的影响.结果表明:在最佳极化条件下(406℃、-2.4kV、20min),波导内的电光系数为rTM=0.059±0.001pm/V,rTE=0.053±0.001pm/V,且波导结构中存在一个较低的阈值极化电压(100V)和阈值极化温度(80℃),此时在波导样品内仍能被激发出可观察的电光效应;实验还发现采用负极化诱导方式产生的电光系数较正极化提高15%左右.     

低阈值极化电压玻璃光波导电光效应的研究

采用热极化技术对掺锗玻璃条形光波导进行极化,通过光纤连接 (单模) 的Mach Zehnder Interferometer 系统测量条形波导内诱导出的电光效应,系统地研究了大气环境下极化条件(极化温度、极化时间、极化电压)对电光效应的影响.结果表明:在最佳极化条件下(406℃、-2.4 kV、20 min),波导内的电光系数为r_TM=0.059±0.001 pm/V, r_TE=0.053±0.001 pm/V,且波导结构中存在一个较低的阈值极化电压(100 V)和阈值极化温度(80℃),此时在波导样品内仍能被激发出可观察的电光效应;实验还发现采用负极化诱导方式产生的电光系数较正极化提高15%左右.     

SiO2脊形条波导热极化引起的电光效应

通过理论模拟对具有上覆盖层的SiO2脊形条波导结构进行了优化,在此基础上利用微电子工艺制作了SiO2脊形波导Mach-Zehnder 型电光调制器,并进行热极化引起的电光和非线性效应的研究.热极化过程大幅增强了样品的电光及非线性效应,二次电光系数由热极化前的1.56×10-22(m/V)2提高到热极化后的8.50×10-22(m/V)2,极化后得到了0.093pm/V的线性电光系数,对热极化的物理机理进行了理论分析.     

SiO2脊形条波导热极化引起的电光效应

通过理论模拟对具有上覆盖层的SiO₂脊形条波导结构进行了优化，在此基础上利用微电子工艺制作了SiO₂脊形波导Mach-Zehnder型电光调制器，并进行热极化引起的电光和非线性效应的研究.热极化过程大幅增强了样品的电光及非线性效应，二次电光系数由热极化前的1.56×10^-22(m/V)²提高到热极化后的8.50×10^-22(m/V)²，极化后得到了0.093pm/V的线性电光系数，对热极化的物理机理进行了理论分析. 关键词： 电光调制器 2光波导')" href="#">SiO₂光波导 电光效应 热极化     

基于严格耦合波理论的周期性极化铌酸锂晶体的电光衍射性质分析

采用严格耦合波理论,数值计算了不同参量下周期性极化铌酸锂晶体的电光衍射性质.研究表明:周期性极化铌酸锂晶体的周期性畴反转结构在电场的作用下相当于折射率衍射光栅,衍射性质和晶体的几何结构、周期、施加电场和入射角密切相关.以布喇格角度入射并满足布喇格衍射条件时,0级衍射光能量随施加电场的增大周期性地转化到-1级的衍射光中,最大转化效率达100%,增大周期性极化铌酸锂晶体的长度可以有效地降低转换电压值;以布喇格角度入射但光传输不满足布喇格衍射条件时,0级衍射光和-1级衍射光不能进行100%的能量转换,同时调制的周期性受到破坏.以布喇格角的倍数角入射时,0级光能量可以转化到相应的其他较高衍射级次,其中奇倍数衍射级的最大转换效率可达100%.研究结果为基于PPLN的集成电光器件设计提供有价值的参考.     

周期性极化铌酸锂晶体的电光复合逻辑门

根据准相位匹配线性电光效应耦合波理论,基于单个周期性极化铌酸锂晶体,提出了外电场可控的电光复合与门、或门的逻辑计算方法.采用级联周期性极化铌酸锂晶体,探讨了外电场可控的电光复合逻辑异或门、半加法器、半减法器的逻辑计算方法.在外加电场分别为0.184KV/mm和0.368KV/mm条件下,分析了光波的波长、方位角和极角、晶体的温度对逻辑输出的影响.研究结果表明,基本逻辑门的逻辑计算能够成功实现,但其逻辑计算对光波波长、晶体温度、方位角和极化角非常敏感,这些参量轻微的变化会导致逻辑输出的改变.该方案可推广到更为复杂的基本逻辑门以及三个以上逻辑输入与输出的基本逻辑门中.     

利用电光效应实现周期极化KTP晶体制作过程的实时监控

KTP晶体与其他非线性晶体相比具有明显的优势,但同时它具有相当高的电导率,因此极化过程中一直存在传导电流,使其不能利用传统的方法有效控制极化反转过程。为了解决这种困难,需要对KTP晶体的极化反转过程进行实时监控。采用了利用电光效应的实时监控方案,并且进行了理论分析,用实验验证了实时监控方案的可行性。与采用该方法前相比,KTiOPO4(简称PPKTP)器件的倍频转换效率提高了数倍。实验表明利用实时监控可以提高周期极化KTP晶体的制备质量和重复性,也可以作为周期极化KTP晶体质量的检验手段。     

一种8行任意扫描的电光扫瞄器

 针对激光的快速智能扫描,综合利用晶体的双折射效应和电光效应,提出一种电控集成8行任意扫瞄的高速光扫描方案。主要由三级数字电光偏转器和8×1的周期性极化电光棱镜组构成,其中3个电光快门和3块双折射晶体构成三级数字偏转器,通过半波电压的控制实现行位置的转换,一定数目的周期性极化电光棱镜级联组成单行偏转器,通过控制电压进行单行扫描,根据电场施加方式可实现数字型或者连续型扫描。利用梯形结构的电光棱镜组设计了最大电压为5.822 kV时,扫描视场为17.256°的可通过联机控制进行任意行扫描的高速激光扫描器。     

侧面抛磨极化光纤的传输特性分析

针对侧面抛磨极化光纤的物理结构，提出了极化光纤的双金属包覆六层波导模型，并对其传输特性进行了分析。分析指出，由于金属电极镀在极化光纤的侧面抛磨平面上，极化光纤中传播的光具有偏振消光特性。对极化光纤的传输特性影响较大的器件结构参量为被抛磨侧面与纤芯的距离，以及紧邻阳极的绝缘胶厚度。     

热及电场诱导石英光纤的电光系数

利用多载流子模型及单轴对称和光激励机理,从理论上计算了经热及电场诱导后的石英光纤的电光系数γ与D型光纤的距离d、诱导时间t和外加电压V的关系。结果表明,尽量缩短d并在适当时间内诱导,能有效提高电光系数;电光系数与外加电压近似平方根关系：γ33与γ13的比值非常接近3。理论结果与实验报道相当一致。     

Coaxial fiber-optic chemical-sensing excitation-emission matrix fluorometer

Great reductions in the overall size and complexity of high throughput multichannel UV-visible fluorometers were achieved by coupling a compact optical fiber array to compact dispersive transmission optics. The coaxial configuration centers on the insertion of a silica/silica optical fiber into the hollow region of a UV-fused silica capillary waveguide. The outer core delivers the maximum power of the narrow wavelength region of the excitation spectrum created by coupling a xenon arc discharge lamp to a compact spectrometer. The molecular fluorescence resulting from the interaction of light emitted at the distal end of the hollow waveguide and the sample matrix is received and transmitted to a CCD via a compact dispersive grating-prism (grism) optical assembly. A linear array of the coaxial optical fibers permits a full excitation-emission matrix spectrum of the analyte matrix to be projected onto the face of the CCD. The in situ identification and monitoring of polycyclic aromatic hydrocarbons was carried out for the initial application testing for this prototype.     

Electro-optical fiber modulation in a Sagnac interferometer

The linear electro-optical effect was induced in optical fibers by thermal poling. A Sagnac all-spliced fiber loop was constructed incorporating an electro-optical fiber used as a phase modulator at 1.5 microm and stable switching was obtained. A rise time of approximately 40 ns was obtained, and signals <2 V generated a measurable optical response.     

侧边抛磨光纤中传输光功率变化的实验研究

针对轮式光纤侧边抛磨法制备的侧边抛磨光纤,研究了在侧边抛磨区覆盖不同折射率的材料时,侧边抛磨光纤传输光功率随覆盖材料折射率变化的特性.研究表明,侧边抛磨光纤中传输光功率会随抛磨区覆盖材料折射率的变化而改变.当覆盖材料的折射率小于1.437 8时,光功率损耗近似为零；而当覆盖材料的折射率逐渐增大接近1.452 1时,光功率损耗迅速增大至最大值.当覆盖材料的折射率由1.453 2逐渐增大时,光功率损耗由最大值逐渐减小,最终维持在某个确定的值.侧边抛磨光纤并不是抛磨深度越深,损耗就越大.侧边抛磨光纤中传输的光功率存在波长相关损耗(WDL）.实验结果与理论结论符合较好.     

侧边抛磨光纤波导传输特性的理论分析

在建立侧边抛磨光纤D型光纤边界条件的基础上,用三维有限差分光束传输法计算和分析了侧边抛磨光纤器件的光功率衰减随光纤的侧边抛磨长度、光纤侧边抛磨后剩余包层的厚度、以及填充聚合物材料折射率三个参量变化的特性.结果表明,侧边抛磨光纤器件的光功率衰减随着抛磨长度的增加而增大;当抛磨长度等于9 mm时,光功率衰减随着剩余包层厚度的增大而单调递减.而当抛磨长度大于9 mm时,剩余包层厚度小于3 μm的范围内,光衰减随着剩余包层厚度的增加出现振荡;当聚合物折射率与纤芯折射率相同时,光功率衰减最大.     

Influence of hydroxyl content on second-order nonlinearity in thermally poled type-III fused silica

Effects of high (∼1000 ppm) and low (∼200 ppm) hydroxyl (OH) content on second-order optical nonlinearity (χ⁽²⁾) in thermally poled type-III fused silica (KU-1) are studied. Type-III fused silica with low OH content poled under 275 °C with 6 kV for various poling durations shows much stronger intensity of second-harmonic generation (SHG) signals compared with that with high OH content poled under the same condition. A near-anodic uniform surface and uniform bulk χ⁽²⁾ profiles which are opposite in sign are calculated to be formed in the fused silica poled longer than the optimum poling duration. A two-charge-carrier model with charge injection and non-blocking electrodes is given to explain the creation of the χ⁽²⁾ profile. More OH is believed to decrease the mobility of alkali ions during poling.     

基于光纤侧边抛磨技术的醋酸浓度光纤传感器

演示了两种利用光纤侧边抛磨技术制备的用于醋酸浓度检测的光纤传感器.其中一种光纤传感器采用轮式抛磨法对光纤光栅的光栅区包层进行侧边抛磨加工而成,将醋酸溶液覆盖于光纤光栅的抛磨区,利用侧边抛磨光纤光栅反射峰波长的变化对醋酸浓度进行测量;另一种光纤传感器采用轮式抛磨法对普通单模光纤包层进行侧边抛磨加工而成,将醋酸溶液覆盖于光纤抛磨区,利用抛磨光纤插入损耗的变化对醋酸浓度进行测量.两种光纤传感器的实验都表明:光纤包层抛磨表面与纤芯的距离越小,测量分辨率越高.剩余包层厚度为 0 μm 的侧边抛磨光纤光栅传感器测量醋酸溶液浓度分辨率为6.67%;剩余包层厚度为O.5μm 的侧边抛磨光纤传感器测量醋酸溶液浓度分辨率为0.55%.     

热极化保偏光纤构成的全光纤电光强度调制器

利用热极化熊猫保偏光纤器件和保偏光纤耦合器,构成Mach-Zehnder干涉仪结构,实验验证了一种新型的全光纤电光强度调制器.由于该光纤电光强度调制器是用全保偏光纤构成,解决了偏振衰减问题,因此获得了稳定的光强调制响应输出.     

大芯径大数值孔径阶跃光纤传导模特征方程求解

导出了相邻阶第二类变型贝塞尔函数的比值在小宗量的逼近形式,利用Lentz—Thompson方法计算相邻阶第一类贝塞尔函数的比值在小宗量的值,计算精度为浮点数系统的最低有效位。从而解决了求解大芯径、大数值孔径阶跃光纤的特征方程时．贝塞尔函数溢出双精度浮点数表示范围的问题。分别对多模石英光纤和大芯径大数值孔径的聚合物光纤的传导模特征方程进行了求解,石英光纤的传导模特征值计算结果与Optiwave公司的软件一致;对于聚合物光纤,算法给出了所有模式的计算结果,其中模式角向序数小于70的计算结果与Optiwave公司的软件一致,而Optiwave公司的软件不能计算角向序数大于70的模式。