阵列波导光栅解复用器的标量传输理论及其简化模型

以波导本征模式场作输入光场,阐述了AWG中实际光场的传输数学模型,对输入场作高斯近似,阐述了光场传输的简化模型.通过简化模型与实际情况的比较,肯定了高斯近似简化模型在一定情况下的合理性.对于给定串扰要求,利用高斯近似模型可以决定最外层阵列波导坐标与衍射场光束束腰的比值,对实际器件设计来说有一定意义,但高斯简化模型在一定情况会引入较大误差,精确定量模拟AWG应采用实际光场标量传输模型.     

16×0.8nm硅基二氧化硅阵列波导光栅设计

给出了更为合理的阵列波导光栅(AWG)的设计原则。在设计时兼顾了输出谱的非均匀性Lu和输出通道数N的要求,克服了设计中可能引起通道数N丢失和不考虑输出谱非均匀性Lu的缺点。用该方法设计了折射率差为0 75%和16×0 8nm的硅基二氧化硅AWG。采用广角有限差分束传播方法(FD BPM)对所设计的AWG进行了输出谱的模拟,得到了插损为 1.5dB、串扰为 48dB、通道非均匀性约为1dB的AWG,设计指标达到了商用要求。     

单侧耦合16通道100GHz硅基二氧化硅阵列波导光栅的研制

介绍了一种新型单侧耦合16通道、100GHz通道间隔的硅基二氧化硅阵列波导光栅(AWG)。通过增加一个Y分支波导结构,将AWG的输入、输出波导等间距整齐排列,仅用一个光纤阵列(FA)就可以对AWG器件进行耦合封装。这种AWG的结构设计可有效地减小器件尺寸和增加波导结构的弯曲半径,可减少器件的抛光和耦合时间,可降低器件的成本。     

编码式光纤光栅传感阵列解调方案的论证

介绍了编码式光栅传感阵列的结构及其传感信号的特点。采用梳状结构对编码式光纤光栅传感阵列进行解调，利用被测光谱通过阵列波导光栅不同通道时输出的不同光强的比值确定被测光的波长。该文分别从理想状态和存在背景反射的状态论证了本文提出的方案的可行性，分析了噪声引起的误差。该系统不但适合于解调大容量的波长信息，而且在解调时不存在任何机械移动部分便可以快速、同时测量多个波长。     

TE激励下金属光栅电荷振荡的异常透射及其表面波分析

 利用时域有限差分法,对TE偏振光（电场平行狭缝方向）激励下,不同结构和参数的带电介质亚波长一维金属光栅的光场分布进行了数值模拟实验。根据金属表面电荷分布理论和表面波理论对此现象进行了物理机理分析,通过分析可以得出在金属狭缝处产生柱面表面波,这种表面波可以突破衍射极限,从而引起异常透射;并且根据Ag的表面电荷分布及其激发机理分析,得到了透射峰位置与介质覆层厚度变化的动态响应以及金属薄膜厚度改变时透射率与波长变化的动态关系,确定了柱面表面波是该异常透射现象产生的一个重要原因。理论分析与模拟实验结果一致,从而为TE偏振光激励下的异常透射机理深入研究和结构参数的选择提供了较好的理论依据。     

聚合物阵列波导光栅复用器关键技术的研究

介绍了阵列波导光栅(AWG)复用器的工作原理;运用光栅衍射理论和马卡提里近似法,对中心波长为1.55 μm,波长间隔为1.6 nm的聚合物AWG进行参量设计,通过数值模拟验证了设计的正确性.用甲基丙烯酸甲酯类聚合物对AWG的制备工艺进行了研究,用铝作掩模制作了聚合物光波导,测试结果表明在1.55 μm处波导实现单模传输.     

啁啾光纤光栅在光纤通信系统中的色散补偿

报道一个简单而新颖的、能将均匀光栅改变为线性啁啾光栅的方法,此方法可对光纤光栅的喃啾度和中心波长进行独立调节,实验表明,一长为１０ｃｍ的均匀光栅其啁啾度可增加至０．５ｎｍ／ｃｍ,而中心波长独立可调量达０．７ｎｍ利用这样的可调啁啾光栅在标准单模光纤（Ｇ６５２）中对一脉宽为２５ｐｓ的输入信号在１５５０ｎｍ窗口传输,成功地实现１００ｋｍ的色散补偿。     

基于SU-8聚合物的越级衍射型单纤三向波分复用器

介绍了基于阵列波导光栅(AWG)的单纤三向波分复用器的设计、仿真、制作与测试。利用阵列波导光栅的频谱周期性,采用越级衍射方法可在无需改变AWG布局,无需额外元件的情况下覆盖三向波分复用器的整个工作波段(1310~1550nm)。器件的芯层采用较高折射率的SU-8聚合物,下包层是二氧化硅,并用空气作为覆盖层,制作流程简单,只需要紫外光刻,成本低。仿真结果显示三个工作通道3dB带宽都大于11nm,偏振波长漂移不超过0.65nm。器件测试结果验证了越级衍射设计的正确性,在TM偏振态下的第二和第三波长通道的额外损耗是3dB左右,第一波长通道的额外损耗是7dB左右,串扰在-15dB左右。整个器件大小仅1.3mm×0.402mm。     

多光谱对地观测激光雷达接收通道选择方法

多光谱对地观测激光雷达是一种新型植被监测手段,其应用越来越广泛。现有多光谱对地观测激光雷达系统大多采用光栅分光、多通道光敏阵列探测的数据接收模式。单纯地增加接收通道以提高光谱分辨率、增加接收光谱范围会带来数据冗余、系统集成难度大以及成本过高等问题。讨论了如何确定通道数目并通过闪耀光栅以及中心闪耀波长的选取将特征波长调节至合适通道的中心位置;同时,利用基于主成分分析的特征权重波长修正方法,对落在通道外或不在通道中心位置的特征波长进行修正。在不减少植被光谱信息的前提下,此过程可提高信息接收的有效性,还在一定程度上对波长选择理论进行了补充,提高了多光谱对地观测激光雷达系统在实际应用中的适应性。     

基于Sagnac环的FBG时分复用强度解调技术

提出了一种基于Sagnac光纤环的布拉格光栅时分复用强度解调方法,多个中心波长相同的光纤布拉格光栅组成时分复用传感网络,通过光纤布拉格光栅网络输出光谱的强度变化对光信号进行解调;在系统信号解调模块,采用小波分析与高斯拟合的算法对信号进行滤波处理及拟合优化处理。实验结果证明,系统信号信噪比由8.06 dB提高到11.7 dB,提高了约36%,有效提升了系统的抗干扰能力以及检测外界参量传感的准确度。该方法在极大降低解调系统成本的同时,有效提高了布拉格光栅传感器复用数量,可用于各种传感系统或者参量检测系统中。     

基于阵列波导光纤温度特性的分布式光纤布喇格光栅解调法

设计了一种使用阵列波导光栅对分布式光纤布喇格光栅中心波长较大范围变化的解调方法.根据阵列波导光栅各通道的中心波长可随温度变化而改变的特性,通过控制软件循环地在几分钟内使加在阵列波导光栅的芯片温度从30℃线性增加到90℃,同时用微机高速采集各通道的数据并分别找出各通道数据的最大值时刻所对应的阵列波导光栅芯片温度,从而根据其波长-温度关系在微机上报告此时各光纤布喇格光栅的中心波长.实验结果表明,系统有效地解决了分布式解调的问题,微机以小于10min的周期报告出每通道0.6nm范围变化的光纤布喇格光栅中心波长(共40个通道),测量相对误差小于2%.     

基于阵列波导光纤温度特性的分布式光纤布喇格光栅解调法

设计了一种使用阵列波导光栅对分布式光纤布喇格光栅中心波长较大范围变化的解调方法.根据阵列波导光栅各通道的中心波长可随温度变化而改变的特性,通过控制软件循环地在几分钟内使加在阵列波导光栅的芯片温度从30℃线性增加到90℃,同时用微机高速采集各通道的数据并分别找出各通道数据的最大值时刻所对应的阵列波导光栅芯片温度,从而根据其波长-温度关系在微机上报告此时各光纤布喇格光栅的中心波长.实验结果表明,系统有效地解决了分布式解调的问题, 微机以小于10 min的周期报告出每通道0.6 nm范围变化的光纤布喇格光栅中心波长(共40个通道),测量相对误差小于2%.     

Enhanced colorless and broadcast capable symmetrical 10-Gbps bidirectional transmission in WDM-PON using RSOA and EAM

Here we proposed a novel architecture of wavelength division multiplexed-passive optical network (WDM-PON) in which the downlink unicast data, broadcast data and uplink unicast data transmission is possible with the symmetric data rate of 10 Gbps. At remote node (RN) cyclic wavelength routing property of array waveguide grating (AWG) and power splitting capacity of power splitter is used in the architecture so that broadcast channel can be overlaid on downlink unicast channels. At ONU carriers sent from central office (CO) is reused for upstream data transmission with the help of integration of a reflective semiconductor amplifier (RSOA) and an electro-absorption modulator (EAM) so there is no need of extra laser sources at ONUs which makes them colorless. EAM can be operated at very high speed; a modulation bandwidth of tens of GHz can be achieved. Broadcast channel causes a limited interference with downlink and uplink unicast channels so it does not affect the system performance. Since each channel has different wavelength so NRZ data is used which eliminates expensive DPSK receivers and detection becomes very easy. Simulation is performed with all channels having data rate of 10 Gbps having acceptable performance.     

Performance analysis of metro WDM network based on an optical cross connects and arrayed waveguide grating demultiplexer

In this paper, we have demonstrated the quality-of-service offered by the metropolitan area network which is based on optical cross connect (OXC) and arrayed waveguide grating (AWG) demultiplexer operating at 10 Gb/s with 0.1 nm channel spacing for NRZ signal transmission. The data is successfully transmitted to a distance of 40 km with a reasonably good BER of 2.388 × 10⁻³⁵. The OXC and AWG demultiplexers in the proposed architecture allow incremental expansion in terms of the number of wavelength channels to be transmitted. Dispersion and crosstalk are the main signal-degrading factors arising from the operation of the OXC and the effectiveness of each factor is individually investigated.     

A 32-channel 100 GHz wavelength division multiplexer by interleaving two silicon arrayed waveguide gratings

A 32-channel wavelength division multiplexer with 100 GHz spacing is designed and fabricated by interleaving two silicon arrayed waveguide gratings (AWGs). It has a parallel structure consisting of two silicon 16-channel AWGs with 200 GHz spacing and a Mach-Zehnder interferometer (MZI) with 200 GHz free spectral range. The 16 channels of one silicon AWG are interleaved with those of the other AWG in spectrum, but with an identical spacing of 200 GHz. For the composed wavelength division multiplexer, the experiment results reveal 32 wavelength channels in C-band, a wavelength spacing of 100 GHz, and a channel crosstalk lower than -15 dB.     

低热应力热稳定曲线型阵列波导光栅复用器

相对方形阵列波导光栅波分复用器芯片而言,采用曲线切割的复用器芯片可以成倍地增加单个晶圆上的复用器产出率,但是曲线切割复用器的中心波长更加容易受到热应力的影响,该热应力是由于封装盒与耦合到复用器芯片上的带状光纤之间的线膨胀系数差异所引起的.本文实验分析了封装热应力对复用器中心波长的影响,结果表明,封装热应力与复用器中心波长之间的变化成线性关系.即使采用比较软的硅橡胶将复用器上的带状光纤固定到封装盒上,对于热稳定封装的曲线复用器而言,当环境温度在-20~65℃之间变化时,其中心波长也会有46 pm的变化.通过在热稳定复用器封装用的加热片上贴一片高硼硅玻璃,同时将带状光纤用硅橡胶固定到高硼硅玻璃上的方法,既保证了带状光纤相对封装盒固定,又减小了它们之间线膨胀系数不一致导致的热应力.实验结果表明,在-20到65 ℃温度范围内,这种复用器模块的中心波长高低温变化典型值小于5 pm,而且光纤所受的应力典型值小于0.029 MPa.     

An Efficient Technique for Analyzing Transmission Characteristics of Arrayed Waveguide Grating Multiplexers

An efficient technique is presented for analyzing transmission characteristics of arrayed waveguide grating (AWG) multiplexers. As an example, calculations using this technique are performed for a polymer 33 × 33 AWG multiplexer around the central wavelength of 1.55 m with the wavelength spacing of 0.8 nm. Computed results show that this technique possesses high accuracy for analyzing the power profile, diffraction efficiency, transmission spectrum, free spectral range and crosstalk of the AWG multiplexer.     

Athermal silicon arrayed waveguide grating with polymer-filled slot structure

In this paper, an athermal silicon arrayed waveguide grating (AWG) with the assistance of a polymer-filled slot structure is proposed. Arrayed slot waveguides were used to replace arrayed silicon photonic wires (SPWs). By carefully controlling the temperature dependence of the effective index of the polymer-filled slot waveguides, the athermal silicon AWG is realized. Analysis shows that the center wavelength shift of the AWG can be down to 0.14 pm/°C.     

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%.