楔形光纤与半导体多量子阱平面光波光路芯片的耦合分析

采用楔形光纤(WSF)实现了与半导体多量子阱(MQW)平面光波光路(PLC)芯片的高效耦合。在多量子阱-平面光波光路前置模斑转换器(SSC)和不加模斑转换器的情况下,用阶梯串联法(SCM)数值模拟并优化设计了楔形光纤-平面光波光路间最佳耦合参量:楔形光纤楔角45°、端面圆柱透镜曲率半径2.5μm、模斑转换器-多量子阱-平面光波光路出射椭圆光斑长半轴3.5μm、纵横比5、楔形光纤-平面光波光路间垂直方向和水平方向无偏移、纵向间距5.5μm。用反向推演法(IDM)实验分析了楔形光纤样品的出射光场,与阶梯串联法(SCM)计算结果相比长轴误差为3.125%,短轴误差为0.8%。建立楔形光纤-平面光波光路-单模光纤(SMF)的耦合实验系统,在1.55μm波长处以单模光纤作为出纤的相同条件下,发现楔形光纤激励入射平面光波光路比单模光纤和锥形透镜光纤(TLF)作为入纤的耦合效率分别提高了24.827 dB和16.22 dB,为多量子阱-平面光波光路芯片尾纤封装技术提供了实验原型。     

塑料光纤纤端光场测试结果及分析

对纤端光场进行了理论分析,分别利用塑料光纤和多模光纤作为接收光纤对塑料光纤的出射纤端光场进行了测量,并与理论分析结果进行了比较,给出了合理的调和参数.传输距离较长的塑料光纤由于高阶模的泄漏,纤端光场分布非常接近高斯分布.实验结果表明了理论分析结果和调和参数选择的合理性.     

锥形透镜光纤聚焦特性研究

锥形透镜光纤(TLF)是实现光纤与平面光波光路(PLC)芯片高效耦合的核心元件。了解和掌握其聚焦特性是指导平面光波光路尾纤封装技术的关键。给出了表征锥形透镜光纤聚焦特性的两个参量出射光斑直径和远场发散角的理论分析模型,其误差小于1.14%;采用光束传播法数值模拟了锥形透镜光纤中的光波传输和模斑的演化,确定了锥形透镜光纤端面出射光斑的大小;优化锥形透镜光纤结构参量为:拉锥长度300μm,锥角0.733°,透镜曲率半径13.485μm;建立了基于数字摄像机的锥形透镜光纤出射光场测试系统,提出了物理光学反向推演法,计算出锥形透镜光纤聚焦光斑尺寸和远场发散角。理论与实验结果有着良好的一致:对于相同结构参量的锥形透镜光纤,实验反推法得到的出射光斑尺寸与理论值相比误差为3.15%,远场发散角误差为3.67%。     

新型低损耗氧化硅Y分支光波导

提出了一种新型的Y分支光波导结构。该Y分支波导由一个人射波导,一个过渡波导和一对出射波导组成。过渡波导用于改善放射基模与出射偶对称模之间的场分布匹配,有效地提高了功率耦合效率,降低了分支耦合损耗,波束传播法（BPM）数字模拟计算表明,该结构在1．31μm和1．55μm波长下可分别达到0．041dB和0．052dB分支耦合损耗。实验中用等离子化学汽相沉积（CVD）技术制备了SiO2分支波导样品,在上述两波长下分别测得分支耦合损耗为0．08dB和0．09dB,基本达到了设计指标。     

基于增强瑞利反馈的单模窄线宽随机激光器

仿真说明了单模光纤(SMF)中瑞利散射(RS)的机理, 指出纤芯掺杂的不均匀性以及拉丝过程引起的光纤几何尺寸的随机变化是光纤中RS产生的主要原因, 并以此为基础制作了损耗为0.54 dB/km的散射光纤. 在通信波段, 5 km该散射光纤的瑞利背向散射(RBS)强度高于相同长度的SMF-28近5 dB. 在基于RBS单模随机激光器的数值模拟中, 大量的具有随机幅度和相位的纵模在经历不平坦增益的多次放大之后, 只有在增益最大点附近的模式能够克服损耗成为输出模式. 实验中以掺铒光纤作为增益介质, 500 m散射光纤提供随机反馈, 窄带布拉格光纤光栅(FBG)作为波长选择器件, 得到线宽约3.5 kHz、对比度近50 dB的单模激光输出. 与采用相同长度SMF-28的随机激光器相比, 其阈值电流降低了80 mA, 相同抽运条件下的最大输出功率提高了3 dBm. 该单模窄线宽随机激光器的输出波长的调谐特性仅由FBG的中心波长决定.     

纤维光学 其他

TN252006054373光纤束耦合LD输出光束的空间耦合技术研究=Study ofspace coupling technology of fiber bundle coupling LD out-put beams[刊,中]/李武军(西安电子科技大学技术物理学院.陕西,西安(710071)),王石语…//激光技术.—2006,30(3).—304-307基于多模大芯径光纤的端面出射光场可视为高斯分布,光纤束耦合LD各纤芯出射的光束互不相干。对光纤束耦合LD输出光束通过空间耦合光学系统后的光强分布进行了数值模拟和实验研究,模拟计算结果和实验结果的规律基本吻合。结果表明,用单个薄凸透镜组成耦合系统时,耦合后的光束在焦平面上…     

光纤耦合LD输出光场特性研究

根据光纤传输的模式理论,分析了单芯光纤输出端面的光场分布.利用单模光纤测量了纤端光场的强度分布,拟合了光纤输出端面光强分布的近似表达式.根据此数值计算和实验测量了多芯光纤输出端面的强度分布,结果基本吻合.表明光纤出射端面的光强分布应是介于高斯分布和几何分布之间的一种准高斯分布.     

四芯光纤的远场干涉特性研究

设计了芯间距较小的特殊结构四芯光纤,可用于生成格子光场或用于制作光纤传感器.研究了在采用相干长度较短的LD光源的情况下,经过一段既弯曲又扭转的四芯光纤远程传输后的纤端光场干涉特性.基于叠加原理,出射光场可视为每个独立纤芯的多光源相干叠加和圆孔衍射调制共同作用的结果,推导了相应的理论公式,给出了四芯光纤远场干涉的理论与实验相一致的结果.对光纤弯曲所导致的光程差累积和偏振态衰变效应进行了分析和讨论,并给出了相应的实验结果.     

低串扰低弯曲损耗环形芯少模多芯光纤的设计

针对少模多芯光纤中存在的纤芯内模式间的耦合及芯间模式耦合等问题,提出一种阶跃型环形芯组成的7芯结构光纤,每个纤芯可支持5个模式.各纤芯具有一个中心低折射率区域和一个高折射率环,保证纤芯内模式间均具有较大的折射率差,从而减小模式间耦合问题.运用有限元法模拟分析了中心纤芯和外纤芯的弯曲损耗、模式间的串扰特性及纤芯参数对串扰性能的影响.数据模拟结果表明,当波长为1.55μm,这种多芯光纤在弯曲半径为50 mm时,弯曲损耗远低于光纤衰减损耗,且纤芯中5个模式的相邻纤芯之间串扰均小于-20 dB/100 km,因而这种多芯光纤在小弯曲半径下仍可实现纤芯间独立的长距离信息传输.     

天文光纤机械扰模器调制环形光场的实验研究

光纤入射光束的角度和位置的变化对光纤出射光束的远场光强分布有较大影响。通过分析光纤出射光场的光强分布,研究了斜光束的偏轴角对光纤出射光场的影响。光纤耦合理论说明光纤的宏弯曲会使光纤内部模式相互耦合,根据这一原理设计一种能使光纤宏弯曲并以此来改善光纤出射场分布的机械扰模器。在实验中,对不同偏轴角入射及处于不同扰模程度的光斑进行中值滤波、高斯拟合等处理,得到光斑的径向光强分布曲线、高斯拟合度、不同出射焦比范围的能量变化等参数,以此分析机械扰模器的扰模效果。     

Low-loss waveguides written with a femtosecond laser for flexible interconnection in a planar light-wave circuit

We describe a low-loss single-mode waveguide in planar light-wave circuit (PLC) glass doped with boron and phosphorus, which is more difficult to write than pure-silica glass. The written waveguide has a rectangular core, a symmetric near-field pattern, and a propagation loss of 0.35 dB/cm. The loss that originates from the mode-field mismatch between the mode-field diameters of the written and the PLC waveguides is less than 0.1 dB/point. In addition, we successfully connected PLC waveguides with a 500-microm-long waveguide written with a laser. The laser-written waveguide can flexibly connect PLC waveguides with a low coupling loss.     

1310nm/1550nm单模光纤波分复用器的研制

报道了熔锥型1310nm/1550nm波分复用器的设计和制作方法。运用光纤耦合器的耦合机理,从理论上得出了耦合功率和拉伸长度的关系,当拉伸长度大约为9.5mm时,可以实现1310nm/1550nm波分复用。采用熔融拉锥系统,制作了样品。测试表明,器件的隔离度大于21dB,附加损耗小于0.1dB,该器件的指标都达到了实用化的要求。     

Optical alignment tolerances in double-side irradiated self-written waveguide-induced fiber arrays packages

In this paper, we present our experimental study on the optical alignment tolerance between the couplings of single-mode fibers (SMFs) connected with a double-side irradiation-induced self-written waveguide (SWW). The study firstly focuses on the coupling of two SMFs and then on the two fiber arrays (FAs) for parallel optical communication. The SWW was formed in dye-dispersed epoxy materials by the photopolymerization technique. Rhodamine 6G dye was dispersed in epoxy, which is commonly used in the photonic packaging industry as a bonding adhesive. Using double-side irradiated SWW, we found the alignment tolerance for such optical interconnect to relax significantly. All the formed SWWs were evaluated in terms of optical loss. In our study, up to 4 µm misalignment tolerance was allowed for only 1 dB loss penalty. In addition, the optical interconnect formed by this technique was also able to tolerate up to ± 10 µm lateral shift with only 1 dB extra loss. The wavelength-dependent loss (from 1520 to 1610 nm) and polarization-dependent loss were less than 0.4 dB. The double-side irradiated SWW-induced couplings between two FAs also provided low optical loss. They were found to be less sensitive to temperature changes, and no significant distortion in the digital signal transmission test was observed. We believe that the findings are useful and applicable to other dye-dispersed epoxy material systems for relaxing the alignment tolerance of the optical interconnects in various photonic packaging situations.     

光纤到户用单纤三向复用器芯片的研究

采用非对称Y分支波导和多模干涉型耦合器级联的方案设计出了一种光纤到户用单纤三向复用器芯片.模拟光谱响应结果表明,三个波长输出光斑清晰,实现了1 490 nm和1 550 nm下行波长的下传和1 310 nm波长的上传.有限差分束传播法模拟结果表明:该器件插入损耗小于1.49 dB,三个响应波长的带宽满足ITU.984 规定的带宽要求|1 310 nm上传信号隔离度达到47 dB以上,1 490 nm与1 550 nm间信号隔离度达到29 dB以上.     

基于PLC的PMD补偿器中PDL效应的分析

应用穆勒（Müller）矩阵对硅基平面光波导线路（Planar lightwave circuit PLC）补偿器中PDL对差分群时延(Differential group delay DGD)分布的影响进行了分析，在不同的PDL值下对各种不同级次的PLC单元级联情况的DGD值分布进行了讨论，并与Maxwell分布进行了比较，得到了在特定PDL值情况下最为优化的PLC级次.     

行波半导体激光放大器耦合技术研究

本文从理论上分析了单模光纤与行波半导体激光放大器之间的耦合特性,导出一套简捷的设计光纤耦合头公式,比较不同的结构参数对光纤头耦合性能的影响,选出一种最佳设计方案.经实验验证.采用本文提出的光纤头微透镜处理技术,可使光纤-光放大器耦合损耗降至-3dB.     

Ku波段微波单片集成电路6位数字衰减器设计

基于GaAs 0.25 μm增强/耗尽型（E/D）赝配高电子迁移率晶体管（pHEMT）工艺,研制了一款Ku波段6位数字衰减器微波单片集成电路（MMIC）。该6位数字衰减器由6个基本衰减位级联组成,可实现最大衰减量为31.5 dB、步进为0.5 dB的衰减量控制。采用简化的T型衰减结构,实现了0.5 dB和1 dB的衰减位。16 dB衰减位采用开关型衰减拓扑,在提高衰减平坦度的同时,有效降低其附加相移。测试结果表明,在12～18 GHz的频率内,数字衰减器衰减64态均方根误差（RMS）小于0.25 dB,附加相移为?0.5°～＋9.5°,插入损耗小于4.9 dB,输入输出驻波比均小于1.5∶1。芯片尺寸为3.00 mm×0.75 mm。该芯片电路具有宽频带、高衰减精度、小尺寸的特点,主要用于微波相控阵收发组件、无线通讯等领域。     

Millimeter-Wave Lange Coupler Design and Its Application in the Monolithic Image Rejection Mixer Design

This paper reports on the design of a Ka-band monolithic Lange coupler and its application in the monolithic fourth-harmonic image rejection mixer. Detailed design and analysis using Ansoft-HFSS simulator have been carried out. The simulated results of the Lange Coupler show the insert loss is better than −3.64 dB; the amplitude balance is less than 0.55 dB and the phase balance is less than 0.65° from the 90° phase difference over the 30 to 40 GHz frequency range. The Lange Coupler is employed in a monolithic image rejection mixer that is fabricated by a commercial 0.18-μm pseudomorphic high electron-mobility transistor (pHEMT) process. The chip size is 1.4 mm × 1.9 mm. The image rejection ratio (IMR) is from 15 to 34 dB in the RF frequency range of 30 to 40 GHz.     

All optical SR and D flip-flop employing XGM effect in semiconductor optical amplifiers

This paper presents a simple and novel scheme for all-optical SR and D flip-flop employing cross gain modulation (XGM) effect in two wideband semiconductor optical amplifiers. The proposed flip-flop has a fast response, with less than 20 ps transition times for both rising and falling edges. The FF speed-limit is mainly determined by the SOA recovery time and the intra-FF coupling length. The simulation results exhibit a contrast ratio of 13 dB between two states with an AM of less than 2.5 dB.The distinctive simplicity of the flip-flop implies reduced footprint and low power consumption which makes it ideal for photonic integration.