单透镜几何参数的自动优化设计

研制了对各种形状单透镜几何参数进行优化的软件。单透镜自动优化设计软件的功能有：①确定合理的初始参数，修正不合理的原始参数；②若原始数据未给中心厚度，首先根据工艺因素，初步确定出中心厚度；③根据折射率ｎ、焦距ｆ、口径Ｄ、中心厚度ＣＴ确定透镜曲率半径；④在中心厚度的公差范围中，计算出焦距一定的情况下由中心厚度变化引起的半径可变化范围；⑤根据焦距误差范围，计算出一定厚度条件下半径的变化范围；⑥综合④、⑤两方面，按相应的函数关系求出半径总的变化范围；⑦在该半径变化范围内，从样板库中查找出符合要求的样板。⑧将所有符合要求的样板半径与其它技术参数综合起来考虑，自动优化平衡分析，选出工艺性能好、制造成本低、焦距误差最小的最优解。例如，可根据初始数据的实际情况，自动优选零件厚度与样板半径的最佳配对方案，以求最佳设计结果。⑨若在库存样板中没有查询到满足设计要求的样板，则以计算出的公称值作为设计结果，并在该结果前作上标记，以提醒工艺人员提前作好加工工艺准备工作。用本文所报告的设计方法，完成不同类型千余套单透镜光这参数设计的运行时间为十几分钟。该软件可与光学系统设计软件、光学零件绘图软件、光学工艺软件、光学零件在线管理软件、光学?     

聚合物阵列波导光栅波分复用器中波导的弯曲损耗

本文对聚合物阵列波导光栅(AWG)波分复用器中波导的弯曲损耗进行了理论分析。为了使AWG器件中单模传输时波导的弯曲损耗尽量地减小，结合计算实例对波导的弯曲半径、弯曲角度和弯曲弧长等几何参量的选择进行了适当的讨论。     

可见光变焦镜头结构优化设计

针对某变焦光学镜头在宽工作温度（-40～＋55℃）下光轴与安装基面的平行度变化容限小（≤0.2 mrad）的特点,利用UG软件的高级仿真模块设计了主镜筒及其支架的安装方式,得到了不同情况下主镜筒的变形分布图。提出了一种光轴变化量的估算方法,间接估算出其光轴变化量,从而优化得到了合理的镜头结构方式。实物镜头的光学传递函数检测及振动试验结果显示,调制传递函数值高于0.2,结构基频为117 Hz。结果表明：系统成像稳定清晰,变焦镜头结构优化设计合理。     

FEB-E偏滤器结构的优化设计

在参考ITER和JT-60U等先进偏滤器结构的基础上，结合FEB-E的实际要求，对原来的FEB开放式偏滤器进行了结构的优化设计，并介绍了FEB-E偏滤器结构的设计特点。     

长条形反射镜体轻量化结构的参数优化设计

提出了一种对长条形反射镜轻量化结构进行优化设计的方法。利用ANSYS软件建立反射镜体结构的参数化模型,将有关结构参数变量指定为优化设计变量,以反射镜体在地面重力作用下的镜面变形误差以及在承受发射过载时所产生的最大VonMises应力作为约束条件,结合有限元法对镜体轻量化结构的尺寸参数进行优化分析,得到了轻量化程度高,镜面变形误差完全满足设计要求的反射镜体。     

360°旋转体面形测量系统的优化设计

在明确线结构光360°旋转体面形测量的基本原理的基础上,对系统的结构进行了性能分析和模拟计算,得出了系统参数,即CCD与激光器之间的基线距离L、工作距离D、透镜的焦距f以及CCD自身的参数与系统测量分辨率和测量范围之间的关系。最后在满足系统测量分辨率和测量范围的条件下,给出了系统的结构参数。     

准各向同性高温超导股线的弯曲特性研究

主要研究了各向同性高温超导股线在77K、自场下的弯曲特性。首先阐述了各向同性高温超导股线的结构特点,分析了在弯曲状态下股线内部超导体不同区域的弯曲情况并建立了单根带材侧向弯曲的几何模型。在此基础上,对单根带材样品进行侧向弯曲实验,测量其在不同弯曲半径下的临界电流并分析其衰减情况,得到带材的临界弯曲半径。然后对各向同性高温超导股线样品进行弯曲特性实验,确定了超导股线的最小弯曲半径,该超导股线在电力传输及大型超导磁体方面具有潜在应用价值。     

某光学平台台面结构优化设计

针对结构优化技术对于产品设计的重要性进行了概述,并以某个光学平台台面为研究对象,分别以其静变形位移和第1阶固有频率作为优化约束条件,开展了优化分析,得到了一种成功的优化模型。通过几种优化结果的比较,对于开展结构优化设计工作有了明确的认识,为今后的工作提供了新的方向。     

基于线结构光的视频内窥镜测量技术

针对视频内窥镜的测量需求，提出了一种基于线结构激光照射的测量技术。采用线激光作为定标光照射物体表面，建立了线结构光成像模型，标定了不同物距时的放大率和图像中线位置间的比例系数。通过构建测量平台计算了物体的几何参数，实验结果表明测量误差在10%以内，能够满足视频内窥镜观测和测量要求。     

聚合物阵列波导光栅的制作技术

研究了聚合物阵列波导光栅AWG制作的几个关键技术.首先,为了克服反应离子刻蚀过程中单独使用光刻胶作掩膜而导致的光波导形状和尺寸偏离设计的缺点,采用了光刻胶与金属掩膜相结合的双掩膜技术进行器件制作.详细介绍了双掩膜技术制备聚合物AWG的过程,并得出铝膜作为掩膜的最佳厚度为100nm左右.测试给出了使用和没有使用双掩膜的对比结果,该结果表明使用双掩膜技术制作的波导质量明显好于单独使用光刻胶作掩膜制作的结果.其次,采用蒸气回溶技术来减小反应离子刻蚀产生的波导表面和侧壁的起伏,从而降低了波导的散射损耗.结果表明,蒸气回溶技术使所制作的波导表面的均方根粗糙度从41.307nm降低到24.564nm.     

低插入损耗阵列波导光栅的设计

研究了阵列波导光栅的插入损耗.针对损耗来源,讨论了各项损耗的研究方法.分析了结构参量对损耗的影响,讨论了降低损耗的设计思路.对结构参量进行优化,设计了8通道200 GHz间隔的阵列波导光栅,中心通道插入损耗为1.37 dB,低于目前商用器件的1/2.对阵列波导光栅的设计具有一定的指导意义.     

聚合物/二氧化硅混合型无热化阵列波导光栅参量的优化

研究一种新型无热化聚合物/二氧化硅混合波导组成的硅基二氧化硅阵列波导光栅.阵列波导光栅对温度的依赖性受波导物质的折射率和波导芯的尺寸影响.通过调节这些参量就可以减小温度对阵列波导光栅的影响.优化得到混合型阵列波导光栅在温度20~70℃范围内波谱漂移小于常规型 AWG结构的5%.     

波导弯曲半径与弯曲损耗的关系

介绍了分析波导弯曲损耗的保形变换法和归一化方法以及由此得到的波导弯曲半径与弯曲损耗的关系式.建立了弯曲损耗经验公式,由该公式得出了四种常用材料的波导弯曲半径与弯曲损耗的曲线,并将已报道的相应材料制作的AWG中的最小弯曲半径及其对应的损耗实验数据与这些曲线上的相应数值进行了比较,结果表明,弯曲损耗经验公式在确定AWG中的最小弯曲半径时,有一定的参考价值.     

聚合物费米型截面阵列波导光栅的优化设计

利用微扰理论给出“等效矩形波导法”,分析了费米型截面硅基聚合物阵列波导光栅的传输特性.模拟表明,波导的费米型截面将使阵列波导光栅的传输光谱产生漂移、并使串扰增大.为了消除光谱漂移、减小串扰、实现正常的解复用功能,对阵列波导光栅的结构参量进行了重新优化.结果表明,重新设计的费米型截面聚合物阵列波导光栅的光谱响应和串扰恢复到初始设计的聚合物矩形截面阵列波导光栅的水平.     

阵列波导光栅解调系统光电集成中Si纳米线AWG的设计

设计了一种阵列波导光栅解调集成系统中的8通道Si纳米线阵列波导光栅波分复用器。根据材料的折射率设计了单模波导截面尺寸,利用光束传播法对所设计阵列波导光栅进行了模拟。结果表明,器件尺寸为200μm×219μm,远小于目前技术较成熟的硅基SiO2的尺寸,光功率分布符合高斯分布,信道间隔为1.8nm,串扰小于-21dB。对小尺寸AWG的设计具有参考意义。     

多参量可调谐的Bragg波导光栅滤波器设计(英文)

为了解决基于光纤布喇格光栅和压电陶瓷结构的任意光脉冲整形器在动态调谐时存在不足的问题,提出并设计了一种波长、相位、幅度参量独立可调的Bragg波导光栅滤波器,以实现谐振波长及谐振波相位快速独立的线性调控.理论分析表明:波长和相位的理论调谐效率分别为15.6pm/V和0.2π/V,滤波器的输出光强度可以通过偏振旋转器控制.基于转移矩阵理论的仿真分析发现:该滤波器在蚀刻占空比为1/2时反射率最大,光栅长度为10.869mm,蚀刻深度大于100nm时,可以获得98.4%以上的反射率和大于0.14nm的带宽;增大波长调谐电压会进一步降低滤波带宽.     

O波段8通道硅基二氧化硅平坦化阵列波导光栅的设计及制备

设计并制作了一款应用于IEEE 200/400GbE标准802.3bs的阵列波导光栅.该阵列波导光栅使用2.0%的超高折射率差硅基二氧化硅材料,使得芯片尺寸及损耗较小.为了获得平坦化的接收光谱,将输出波导进行展宽,采用多模波导结构,激发若干个高阶模,数个模式叠加使得原本高斯状的光谱顶部产生平坦化,形成箱形接收光谱.设计的阵列波导光栅的中心波长为1 291.10nm,通道间隔为800GHz,芯片尺寸为11mm×4mm.经过等离子增强化学气相沉积和感应耦合等离子刻蚀工艺制备了芯片,测试结果表明最小的插入损耗为-3.3dB,相邻通道间串扰小于-20dB,单通道1dB带宽在2.12~3.06nm范围,实现了良好的解复用和平坦化效果,在实际光通信系统中有一定的实用价值.     

Suppression of Polarization Dependence in the Design of a 11×11 Polymer/Si Arrayed Waveguide Grating

In this paper we report an effective work of polarization independence in the design of a 11×,11 polymer arrayed waveguide grating (AWG) multiplexer. Theoretical analysis of the polarization properties is given by using Marcatili method. Numerical simulations are performed for independent polarization and single-mode propagation of a rectangular waveguide and bent waveguide with various geometries. The polarization dependence of the AWG device is successfully suppressed by controlling the relative index difference (Δn) between the core and the cladding, ratio between the core width and thickness (a/b), and bent radius of arrayed waveguides, considering practical technical error. The transmission characteristics of two AWGs for two parameter groups of Δn = 1%,a/b = 2 and Δn = 0.8%, a/b = 1.5, show the wavelength shift of 3.5 and 0.02 nm, respectively. The later group of data, which is used in our work, strongly supports the optimum design that we have identified for the birefringence suppression.     

基于Optiwave的脊形SiGe OI光波导结构设计

利用有效折射率的数值解法,计算出了SiGe OI脊形光波导的有效折射率.通过对SiGe OI光波导结构参量的理论分析和计算,得到了SiGe OI脊形光波导传输单模光波时内外脊高H,h及脊宽W的尺寸.通过Optiwave软件对SiGe OI脊形光波导进行建模仿真,验证了理论分析和计算的正确性.