Ge0.05Si0.95/Si异质结单模共面布拉格反射波导光栅的设计与分析

GeSi/Si异质结布拉格反射光栅是硅基光电集成领域一种重要的集成光学器件,分析GeSi/Si异质结的传光特性和布拉格条件,通过求解布拉格光栅方程,得出耦合系数和耦合效率。利用上述原理设计出入射角为66°,波导层的厚度为2μm,光栅长度为4252μm,槽深为0.05μm,光栅周期为0.456μm,滤波带宽为0.214nm,耦合效率为84.1%的1.3μm Ge_0.05Si_0.95/Si异质结单模共面布拉格反射光栅,并用数值模拟了入射光波电场和反射光波电场的分布。     

掺CdSxSe1-x玻璃波导分布反馈光学双稳器件

本文给出了掺CdS_xSe_1-x玻璃平面波导分布反馈(DFB)光学双稳器件的设计和制备方法,实现了低功耗、快速的本征光学双稳。     

光波导F-P干涉型电场和电压传感器

本文报道了 LiNbO₃质子交换光波导 F-P 干涉型电场和电压传感器的结构、制备、工作原理、实验装置与测量结果.用半导体激光器(780nm)作光源,测量了器件对频率在20Hz～1KHz 电场的响应特性,着重测量并得到工频(50Hz)交流电场(幅值为8.3～75V_zms/cm)和电压(20～180V_rms)与调制光输出电压之间的关系曲线.实验研究表明:该器件的线性度为1.4%,电场灵敏度为61.4mV_rms/V_rms/cm,电压灵敏度为25.6mV_rms/V_rms;且具有结构简单、制作容易、几何尺寸小、光传输插入损耗低等优点;稍加完善,可望制成实用化器件.     

溶胶-凝胶法制备SiO2-TiO2平板光波导工艺研究

采用溶胶-凝胶法制备了SiO₂-TiO₂平板光波导,计算了平板光波导通光条件,分析了硅/钛溶胶-凝胶材料的热性能,观测了平板光波导的结构形貌,并测试了其通光损耗。结果表明：经过200℃,30 min干燥处理的凝胶薄膜呈疏松多孔状态,对于非对称平板波导,存在芯层通光截止厚度,而且当SiO₂-TiO₂芯层厚度为0.5 μm时,SiO₂下包层厚度至少有6 μm才能防止1550 nm波长光泄露入单晶硅衬底中。制备的光波导对于1550 nm波长光传输损耗最小值为0.34 dB/cm。     

m线法研究掺杂LiNbO3晶体波导基片的光损伤

采用m线法研究了掺杂LiNbO₃晶体波导基片的光损伤,发现抗光损伤能力依次为Mg:LiNbO₃、LiNbO₃、Fe:LiNbO₃(氧化),Fe:LiNbO₃(还原).对于同样材料,质子交换光波导的抗光损伤能力高于钛扩散光波导。     

平面弯曲波导耦合器的特性分析

根据耦合模理论和弯曲波导耦合器的结构特点,对平面弯曲波导耦合器的特性进行了分析,结果表明弯曲波导耦合器的弯曲半径和最小间距两个可调变量,增加了波导器件设计的灵活性;同时由于等效耦合长度的调制作用使得弯曲波导耦合器在波分复用/解复用中比平行直波导耦合器具有更大的复用带宽;分析了弯曲半径和最小间距对弯曲波导耦合器复用带宽的影响,为实际波导器件的设计制作提供了一定的理论依据.     

LiNbO3:Fe晶体中光写入阵列平面光波导的实验实现

采用两束相干平行光形成的干涉光场辐照LiNbO₃: Fe晶体,通过光折变效应在晶体中写入了阵列平面光波导.分别采用马赫-曾德干涉仪光路和光栅衍射法测量了阵列平面光波导的横向折射率分布和周期,并对所写入的阵列平面光波导进行了初步的导光测试.实验结果表明,用这种方法写入阵列平面光波导简便可行.     

基于嵌入填充层的薄膜铌酸锂-氮化硅电光调制器

提出一种异质集成型薄膜铌酸锂电光调制器,由底部氮化硅波导、中间BCB黏合层、顶部铌酸锂薄膜构成调制区波导结构,调制电极位于铌酸锂薄膜的上部且二者之间填充了低折射率的SiO₂,以利于实现折射率匹配并降低光损耗、微波损耗。进一步利用马赫-曾德尔干涉仪结构,设计了相应的电光调制器,并提出一种倒台阶型薄膜结构,该结构可实现输入、输出波导与调制区波导的高效耦合。对该电光调制器进行行波高速匹配设计,所得器件的半波电压长度积为1.77 V·cm,3 dB调制带宽为140 GHz,且调制区长度仅为5 mm。所提器件结构有望在大带宽薄膜铌酸锂电光调制器设计中发挥优势,助力薄膜铌酸锂光子集成器件的快速发展。     

500 MHz LiNbO3 2×2光开关/调制器

本文描述一种采用铬-金电极的Ti:LiN_bO₃型2×2光开关/调制器。给出了该器件的设计参数,工艺条件,带单模尾纤的器件性能为:总插入损耗<8dB,开关电压<10V,串音<-15dB(λ=1.3μm)。本文讨论了器件的高频特性,测得器件的调制频率>500MHz。     

退火质子交换平面波导型电光调制器的研究

基于双棱镜耦合m线技术提出了一种新型的平面波导强度调制器。由于质子交换平面波导的导波层在加上电场后折射率发生变化，从而引起棱镜耦合输出的m线强度的变化，实现电光调制。讨论了电极间隙宽度和导波层吸收对器件性能的影响。与其他类型强度调制器相比，这种调制器具有简单的电极结构，而且调制带宽可达40GHz以上。     

脊形掺铒Al2O3光波导放大器级联特性的模拟计算

利用有限元法分析了脊形掺铒Al₂O₃光波导放大器内信号光和抽运光的场模式分布、速率方程求解铒离子五能级系统的粒子数分布.数值模拟了光波导净增益与信号光功率的关系和多个放大器级联的净增益特性.结果表明：级联系统存在着净增益亏损.低掺铒浓度的光波导作前级放大器的组合方式,级联系统总净增益最大.     

一种新型同轴TEM-圆波导TE11模式变换器

 提出了一种新型同轴插板式模式变换器，可以实现同轴TEM到圆波导TE₁₁模式的变换。介绍了这种模式变换器的工作原理：即通过在同轴波导中沿轴向插入金属板，将同轴TEM模变换成扇形截面波导TE₁₁模，进而利用不同扇形截面波导中的相移改变电场分布的轴对称性，在同轴波导中形成同轴TE₁₁模，最后将同轴TE₁₁模转换为圆波导TE₁₁模式。基于这一原理设计了一个中心频率为3.8GHz的同轴TEM-圆波导TE₁₁模式变换器，并进行了数值模拟。模拟结果表明：这种模式变换器可以承受高功率，中心频率上转换效率为98.5%，转换效率大于90%的带宽超过10%，在3.5~4.1GHz的频率范围内反射损耗低于0.3dB。     

Z-切Ti:LiNbO3平面波导模式数量的色散特性

对于在流动干氩气中扩散而形成的Z-切Ti:LiNbO₃平面波导,用Fouchet等人提出的钛感应折射率增量在0.6～1.6μm波长范围内的色散关系,推得与扩散参数有显函数关系的模式数量的色散公式。在若干重要波长,用这些色散公式,画出模式数量和扩散参数的关系曲线,可用来控制相应波导和器件的模式数量。     

M-Z型极化DANS聚合物电光波导强度调制器研究

研究了Mach-Zehnder型极化聚合物电光波导强度调制器的制备工艺.器件采用DANS (4-dimethylamino-4′nitro-stlibene)聚合物为电光波导材料，由电光波导层、上下介质缓冲层、上下金属电极层构成五层波导结构.对五层光波导各层之间的光学、化学以及微加工工艺的相互兼容性进行了深入研究.采用紫外光漂白方法制备出侧壁光滑的条波导，采用钨丝电晕极化方法对DANS聚合物波导进行有效极化，使其具有电光特性.通过优化器件制备工艺，研制出工作波长为1300 nm的M-Z型电光波导强度调制器原型器件.实验测得器件半波电压约为10 V，调制带宽约为1 GHz.     

质子交换MgO:LiNbO3波导的双层结构

本文报导MgO:LiN_bO₃质子交换波导X射线双晶衍射和红外吸收的实验结果。这些结果表明质子交换波导由浅表面层和深表面层构成。浅表面层是一个连续应变层,有着大量随机排列的O—H—O形式的缔合OH^-基团。深表面层是一个均匀应变层,其内H⁺以自由OH^-基团形式出现。质子交换波导折射串不稳定性与双层结构中的结构驰豫密切相关。通过对质子交换过程的分析,提出两条避免双层结构的途径,其一为降低交换剂中的H⁺浓度,另一条是采用有限源工艺。     

棱镜非线性波导耦合光学双稳器件

通过K/Na离子交换方法在掺CdS_xSe_1-x玻璃表面制成单模光波导,采用三种不同的光束耦合方式观测到了棱镜非线性波导耦合本征光学双稳态。     

TM01-TE11三弯曲圆波导模式转换器

 从理论推导、理论设计和数值模拟3个方面对三弯曲圆波导模式转换器进行分析,得到了TM₀₁-TE₁₁模的功率转换效率解析公式和转换效率达到最高时的取值条件。以中心工作频率为4.25 GHz、波导半径分别为3.0 cm和3.5 cm的两个转换器为例进行了理论计算和数值模拟,模拟结果表明：它们的转换效率分别达到了99.64%和98.62%,高于90%的相对带宽分别达到了9.88%和12.71%。     

过模圆转弯波导的设计与实验

 研究了一种新型的过模圆转弯波导,可实现圆波导TM₀₁模的转弯传输。介绍了这种过模圆转弯波导的基本原理：即沿转弯平面插入一块金属板,将圆波导转换为两个半圆波导。圆波导TM₀₁模在半圆波导中转换为半圆波导TE₁₁模,经转弯传输后,重新将半圆波导TE₀₁模转换为圆波导TM₀₁模,从而实现圆波导TM₀₁模的转弯传输。基于这一原理设计了一个中心频率为2.856 GHz、转弯45°的过模圆转弯波导,并进行了数值模拟和实验研究。实验结果表明：其转弯半径为123.7 mm,转弯半径较小;在中心频点2.856 GHz处,传输损耗约为0.247 dB,驻波系数为1.217;在2.75～2.95 GHz的频率范围内传输损耗小于0.53 dB,驻波系数小于1.34。     

紧凑型圆极化模式转换器

 提出了一种结构紧凑的、能将圆波导TM01模或同轴波导TEM模转换为圆极化TE₁₁模的高功率微波模式转换器。该转换器由前后2个十字转门波导结对接组成,前者首先把圆波导TM₀₁模转变为4个矩形波导中的TE₁₀模,4个矩形波导的长度不等;后者再把4个经过不同相位延迟的矩形波导TE₁₀模转变为圆波导中的圆极化TE₁₁模。对所设计的1.75 GHz模式转换器进行了仿真研究,在中心频率上,该模式转换器转换效率为99%,轴比为0.03 dB;在1.575~1.900 GHz的频率范围内,转换效率大于90%,轴比小于2.5 dB,对应带宽为18.6%。     

三信道石墨烯电光调制和模分复用集成器件

提出了一种三信道石墨烯电光调制和模分复用集成器件,该器件由单层石墨烯覆盖的一维光子晶体纳米梁腔电光调制模块和纳米线波导模分复用模块组成。利用三维时域有限差分法进行仿真分析,结果表明,该器件可以同时实现TE₀模、TE₁模和TE₂模的调制和模分复用功能。当波长为1 570 nm时,消光比大于28.3 dB,插入损耗小于0.21 dB,信道串扰小于-28.6 dB,调制器的3 dB带宽达到100 GHz,器件尺寸约为100μm×13μm。该集成器件性能优良,在大容量光通信系统中具有重要的应用价值。