新型高性能光控高温超导微波可变衰减器研制

 提出了一种用于高温超导系统的新型星载光控高温超导微波可变衰减器，详细介绍了设计过程，并针对测试结果进行了分析。该衰减器的实质是利用液氮温区高温超导薄膜极低的微波表面电阻和卓越的激光响应特性，实现优良的衰减功能。在器件结构的设计上引入过渡材料和透明有机材料以保证器件良好的接地性能以及激光光束的对准。主要结论如下：光控高温超导微波可变衰减器在液氮温区工作，电路尺寸为12 mm×8 mm×0.5 mm，可单独使用也可集成于高温超导系统中，可大幅减小系统的体积与质量；高温超导衰减器的插损小于0.2 dB，比常规衰减器低1个量级；高温超导衰减器的可变衰减步进值小于0.01 dB，比常规衰减器低1～2个量级。根据激光功率大小对衰减器插损变化特性的影响，该衰减器也可以实现步进式调谐。     

调节精度可配置的可变光衰减器研究

设计了一种调节精度可配置的可变光衰减器结构,通过流体恒压泵驱动薄膜弹起,将流体压力/压强调节转化为光纤微位移控制,实现对接光纤横向位错及光学衰减。使用多物理场耦合与三维时域有限差分的方法对结构模型进行分析,并利用精细加工技术实现了器件的制作。通过对薄膜厚度的选配,实现了光强耦合效率的精度可调配置。理论分析和实验结果表明,选用合适的膜厚得到本衰减器的插入损耗为1.24 dB,可变衰减范围大于60 dB,波长相关损耗小于1 dB。当设定可变光衰减器的光衰减动态范围分别为10 dB和40 dB时,配置0.5 mm薄膜厚度的调节精度分别优于0.04 dB和0.11 dB;当膜的厚度增加时,调节精度会更高。     

氮氧化硅/聚合物混合集成低功耗可变光衰减器

利用具有相反热光特性的氮氧化硅与聚合物材料,采用混合集成波导结构设计了一种低功耗S型可变光衰减器.该衰减器以聚合物为芯层材料,氮氧化硅为包层材料,在弯曲波导上方制作加热电极从而通过热光效应来实现可调谐的衰减功能.理论分析表明,对于1.55μm的工作波长,衰减器实现50dB的衰减仅需要3.6mW的功率.实验结果可实现0~40dB的衰减范围,相应的最大温度变化为70.4℃,器件插入损耗为5.4dB.     

硅微机械F-腔可变衰减器光学特性分析

一种新型的硅微机械F P腔可变衰减器 ,具有体积小、插入损耗低、调节精度高等优点 ,介绍了其基本结构、基本原理。分析了F P腔两个反射镜的光学特性对F P腔性能的影响 ,包括两反射镜反射率对插入损耗、最大衰减量、工作范围的影响 ,以及F P腔腔长与衰减量之间的关系 ,分析了这种衰减器的带宽响应。衰减器体积只有 2 0 0× 2 0 0× 30 0 μm左右 ,插入损耗小于 2dB ,最大衰减量为 44dB左右。     

基于微流控技术的新型可调光衰减器

基于微流控技术提出了一种新型可调光衰减器核心芯片结构,利用微流体和可压缩空气实现光衰减的可控调节,并基于此核心芯片设计了两种应用不同驱动技术的微流控光衰减器。通过高斯光束传播理论、亥姆霍兹方程、光场耦合理论与Mathematics软件分析了光衰减器内部光场分布特性,考虑了流体端面衍射影响,给出了流体端面位置与衰减量的关系及响应时间等性能参数。理论表明基于微流控技术的可调光衰减器衰减范围大于50dB,系统响应时间约为0.01s,具有衰减范围大、响应快、插入损耗小、回波损耗大的优点。所提出的光衰减器为寻求小体积、高性能、易集成、灵活可调的新型光通讯器件提供了新的思路。     

S弯曲聚合物热光型可变衰减器的特性

提出一种热光聚合物可变光衰减器(VOA)的设计分析,利用S弯曲的波导提高衰减效率,BPM法模拟中验证其衰减动态范围可达60 dB,实现60 dB的衰减计算功耗为60 mW,附加弯曲损耗小于0.3 dB.并且具有很好的极化独立性,串扰低,尺寸小,易于集成.     

可调光衰减器的光衰减量线性补偿

设计制成一种数字化电磁驱动微机械MOEMS可调光衰减器.与传统可调光衰减器相比,该器件不仅可实现光衰减量数字化电控调节,并且可通过器件结构的优化设计,对光衰减量的非线性进行补偿,最终得到线性衰减.器件性能测试表明,插入损耗IL＜0.3 dB,偏振相关损耗PDL＜0.1 dB,波长相关损耗WDL＜0.2 dB,衰减范围0～40 dB,回波损耗RL＞50 dB.     

超小型非硅基微机械可调光衰减器

研制了一种新型的超小型电磁驱动微机械可调光衰减器（VOA）.该器件采用电磁驱动器转动硅基微镜改变光路实现可调衰减，在结构上采用了全磁性回复，完全摆脱了通常的弹性回复造成的部件疲劳、零点偏移等器件重复性问题.驱动电压为0～5 V，工作范围0～40 dB，插入损耗小于0.8 dB，回波损耗小于－50 dB.器件重要部件采用微细电火花加工(EDM)技术制作，并应用FEA软件进行了结构优化,对衰减响应进行了详尽的理论分析.该VOA设计体积仅为25×10×7 mm3，可构成阵列应用于波分复用（WDM/DWDM）系统中各信道的动态信号平衡或网络保护.     

光纤直接耦合微加工型可调光衰减器

设计研制了一种新型小体积, 低成本的光纤直接耦合微加工型可调光衰减器. 该器件采用电磁微线圈驱动柔性框架上的活动光纤微位移实现信号功率衰减变化, 驱动电压为0~8 V, 工作范围0~65 dB, 动态时间响应小于2.3 ms. 器件构造工艺主要使用了CNC高精度雕刻和激光点焊封装技术. 利用有限元单元法进行器件理论分析, 并报告了其测试性能.     

一种MEMS可调光衰减器性能测试及动态响应分析

一种基于微细电火花加工(EDM)技术的非硅基MEMS可调光衰减器,以电磁线圈驱动微反射镜.本文介绍该器件特性测试及动态响应分析,结果表明,驱动电压为0～8 V,工作范围0～35 dB,动态响应时间为2 ms,插入损耗小于0.8 dB,回波损耗小于－50.5 dB.     

GaAs1×4Mach－Zehnder型光开关列阵研究

采用非对称Ｘ结耦合器设计并研制了ＧａＡｓ１×４Ｍａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒ型光开关列阵。简述了非对称Ｘ结和相应的光开关列阵的工作原理及器件的设计和制作过程。在波长为１．１５μｍ的光波下测量单元器件，得到了小于－２０ｄＢ的串音和小于１２Ｖ的开关电压，器件的光波导传输损耗约为７ｄＢ／ｃｍ。文中最后分析了导致器件中串音和损耗的各因素，并提出了可能的改进方法     

Design and Evaluation of an N:N Optical Coupler Using an Integrated Waveguide Mirror

We proposed and fabricated an N:N optical coupler using an integrated waveguide mirror. Optical circuits can be miniaturized with small bending by reflecting mirrors. The parabolic curve was applied to the mirror shape because it was necessary to collimate the reflected beam so as to distribute the input light to the output waveguides. We fabricated the 8:8 optical coupler using silica waveguide. The chip size was about 7mm x 15mm. The excess loss of the device was about 8 dB larger than simulation results calculated using beam propagation method. The dependence on the wavelength and polarization was about 0.4 and 0.15 dB, respectively. The excess loss was mainly attributed to the mirror tilt and will be reduced by optimizing the etching conditions to decrease the mirror tilt angle.     

Two-Dimensional Alignment-Free Optical Interconnect Using Micro Optical Bench Scheme

In this paper, we have proposed and demonstrated a novel packaging method involving a vertical cavity-surface emitting laser (VCSEL) array. The concept is based on micro optical bench (MOB) placing a laser sub-mount and two-dimensional optical fiber array to match the reference plane of MOB to provide an alignment free optical interconnect. No degradation of I-V and I-L characteristics of the packaged VCSELs was found after use of the proposed packaging process. The coupling loss was about 0.9 dB for λ = 1.55 μm and the loss deviation among channels was less than 0.5 dB in a 2 x 4 ch coupling module between planar microlens and multi-mode fibers.     

Flexible integration of optical switch with optical power splitting and attenuating functions for optical fiber-based networking applications

A flexible integration of optical switch with optical power splitting and attenuating functions has been proposed to optimally serve optical fiber-based networking applications. In this switch, an etched binary-slope sidewall reflector is electrostatically actuated in and out of the plane to manipulate optical signals between input and output optical fibers. The fabrication process is a simple combination of a bulk-silicon micromachining process and silicon-to-glass anodic bonding where fiber alignment grooves, reflectors and actuators are fabricated on the same silicon substrate. Ball-lensed fibers are assembled with the device to achieve high coupling efficiency. Performances of the fabricated devices are measured and discussed. The switching time is less than 9 ms at 31 V. The excess loss of the device is less than 3 dB and the controllable attenuation range is up to 38 dB at 139 V, respectively. Moreover, polarization-dependent loss is less than 0.7 dB in the whole attenuation and splitting range.     

基于达曼光栅的动态光耦合器

提出了一种基于达曼光栅的动态光耦合器,通过控制装置中达曼光栅位移参量,可实现入射光束的分束或合束以及两者之间的动态转换。适当选择达曼光栅类型可实现任意N×M的动态光耦合。实验中以1550 nm光波长为例,对1×8达曼动态光耦合器进行测量,测得其实现光开关功能时插入损耗为0.43 dB,实现光分束功能时均匀性达到0.03,单路插入损耗均值为10.5 dB。该实验装置易于调节、体积小、能耗低,且关键元件达曼光栅制作工艺成熟,易于批量化生产。特别是在实现中大规模光交换阵列时,该方案就具有更明显的优越性,有实用意义。     

FTTH用微结构光纤的性能研究

光纤到户对光纤在小弯曲半径条件下的衰减特性提出了更高的要求。微结构光纤可以实现极小弯曲半径的低衰减光信号传输,是小弯曲半径单模光纤技术解决方案的有力竞争者。设计了一种新的微结构光纤,并研制出光纤样品。这种结构的光纤具有非常优良的弯曲特性。其最小弯曲半径可达2mm,1 550nm附加损耗小于0.1dB,并且具有优良的偏振模色散特性,熔接损耗也非常小,其与G.652D单模光纤的熔接损耗为0.12dB。这些特性使其在光纤到户的复杂应用环境中具有明显的应用优势。     

Fully packaged high-speed Ti:LiNbO3, waveguide mach-zehnder intensity modulator

A fully packaged high-speed Ti:LiNbO₃, Mach-Zehnder intensity modulator at a 1.5μm wavelength has been designed and fabricated. The design has been considered with respect to optical insertion loss, switching voltage, and modulation bandwidth. Re fiber-pigtailed device has a 6.7 dB fiber-to-fiber loss and an optical modulation bandwidth of 8 GHz. The voltage required to switch the device from the on to off state is measured to be 7.3 V, with an on-off extinction ratio of 21 dB.     

Design and Fabrication of Micromechanical Optical Switches Based on the Low Applied Voltage

A micromechanical optical switch driven by electrostatic was fabricated with (100) silicon and tilted 2.5°(111) silicon. The pull-in voltage is 13.2V, the insertion loss is less than 1.4dB, the crosstalk is less than -50 dB.     

与偏振无关光隔离器的插入损耗和隔离度的理论分析与实验研究

在理论上用琼斯矩阵法得到了与偏振无关的Walk－off型光隔离器的插入损耗及反向隔离度的表达式，讨论了偏振分束器、法拉第旋转器、1／2波片的参数对其性能的影响。作者设计制作的光隔离器光纤到光纤的插入损耗为1.46dB，隔离度为34．2dB，外型尺寸为13×10×46mm3。