结构参数对串联微环谐振腔编解码器性能的影响

光码分多址系统中, 光编解码器是影响系统性能的关键因素之一.自相关峰值旁瓣比(P/W)、自互相关峰值比(P/C)是衡量编解码器性能的两个重要指标.以硅基SOI微环谐振腔为载体, 提出了一种串联三环阵列的二维相干OCDMA编解码器模型.详细研究了耦合系数、损耗系数、阵列间距以及通道间隔对微环谐振腔编解码器性能的影响.结果表明, 半径为50 μm的微环, 环与直波导间耦合系数在0.6–0.7之间, 环与环间耦合系数在0.1–0.2之间, 损耗系数 < 2 dB/cm, 阵列间距大于3 mm, 通道间隔在25–36 GHz间时, 编解码器能够获得良好的性能.     

基于耦合双环阵列的二维相干光码分多址编解码器

可集成、易调谐的光编解码器是光码分多址(OCDMA)系统集成化的关键模块之一。基于耦合双环阵列提出了一种新型的光编解码器。该编解码器通过调谐双环下载端反射波长以及集成于总线的相移器的相位,实现了OCDMA系统的二维相干编解码。基于耦合模理论,建立了耦合双环阵列的传输矩阵方程。用于编解码器的双环半径分别为50μm和48μm,阵列中四组双环的反射中心波长分别为1535,1535.2,1535.4,1535.6nm,信道宽度为17GHz,反射谱3dB带宽约为0.14nm,信号基本上不会出现干扰,保证了用户发送和接收信号的准确性。相应的自相关峰值旁瓣比(P/W)约为5,互相关峰值比(P/C)约为7,可以容纳用户数为96个。     

串联双微环湿度传感器光谱特性研究

提出了一种基于串联双微环谐振器的新型聚酰亚胺(Polyimide,PI)湿度传感器,采用传输矩阵法和耦合模的理论计算微环谐振器的传递函数,并对比了传统单微环与串联不同半径的双微环的输出光谱特性。外界湿度变化使得聚酰亚胺SOI波导吸收水汽后折射率发生变化,从而引起微环输出光谱发生漂移,通过探测光谱漂移量来测湿度值,得到了串联双微环传感器的灵敏度和测量范围,并且分析了感湿部位不同时谐振器输出光谱特性。理论结果表明：串联不同半径的微环谐振器的自由光谱范围（FSR）要比单微环有所提高,而且串联双微环谐振器整体感湿比单个微环单独感湿的传感性能更优良,可作为最佳的湿敏元件。与传统的单微环传感器相比,串联不同半径的微环结构可提高系统的测量范围和灵敏度,半径为30和50 μm的串联微环谐振器的FSR可达到0.15 μm,传感器测量湿度范围为10%RH～80%RH,灵敏度可达到0.001 7 μm·(%RH)-1。因此串联不同半径的双微环谐振器为制备成本低、结构简单、高灵敏度、可集成的微型湿度传感器件提供一定理论基础。     

氮化铝微环谐振腔临界耦合条件及制备工艺研究

针对氮化铝微环谐振腔实现临界耦合条件困难的问题,设计并制备了氮化铝弯曲耦合微环谐振腔。分析了微环谐振腔耦合系数公式,分别阐述了多种提高耦合强度方案的优势和劣势,最终选用弯曲耦合结构来增强耦合强度,得到了在宽耦合间隙下,实现临界耦合条件的解决方案。在蓝宝石衬底上生长了高质量的氮化铝单晶薄膜,选用导电胶克服材料的不导电性,并利用电子束曝光系统将弯曲角度为40°、耦合间隙0.19μm、波导宽度0.41μm的微环谐振腔图形化,分析优化多项氮化铝刻蚀参数,最终将图形转移至氮化铝层,得到了耦合间隙均匀、侧壁平整的弯曲耦合氮化铝微环谐振腔。该研究为氮化铝微环谐振腔实现临界耦合条件提供了选择参考。     

基于Add-drop型微环谐振腔的硅基高速电光调制器设计

相比于传统的All-pass型微环谐振腔硅基电光调制器, Add-drop型微环谐振腔可提供更多的设计自由度, 使调制器在不改变杂质掺杂浓度的情况下就能在调制带宽和消光比性能上获得均衡考虑. 本文设计了基于Add-drop型微环谐振腔的高速、且在低调制电压下实现大消光比的硅基电光调制器, 所用微环谐振腔的半径仅仅为20 μm. 重点分析了直波导与微环谐振腔的耦合对调制器性能的影响, 发现较小的Drop端耦合系数有利于消光比的提高, 但是不能同时达到最佳的调制带宽, 因此设计上存在一个带宽和消光比性能上的折中考虑. 根据优化设计的结果进行了实际器件的制作和测试. 静态光谱测试表明, 在3 V反向偏置电压的作用下, 调制器的消光比最大可达12 dB. 动态电光响应测试中, 在仅仅1.2 V的信号幅值电压下测得了8 Gbps数据传输速率的清晰眼图. 关键词： 电光调制器 绝缘体上的硅 微环谐振腔 载流子色散效应     

SOI多环级联光学谐振腔滤波器

利用MEMS工艺制备了基于SOI的小尺寸、高集成光波导多环级联谐振腔滤波器,理论分析了多环级联微环腔的光场传输特性与光谱响应特性,实验验证并得到了不同级联环数与谐振谱线滚降垂直度的关系。研究表明:当波导宽度为450 nm、半径为5μm时,单环、双环和十环滤波器响应谱线的-3 dB带宽分别为0.313,0.279,0.239 nm,相应结果与理论吻合,即随着级联环数的增多,谐振谱线顶端趋于平坦,滚降垂直度增高。设计制备了环形与跑道形两种级联谐振腔滤波器,研究了相应的透射谱特性。     

基于Kerr效应的微环谐振腔延时器件

对基于光学Kerr效应的微环谐振腔延时器件进行了研究.采用耦合模式理论计算了波导与微环谐振腔间的耦合系数,给出了所研究器件的材料及各层组分,提出不同阶数微环的情况下延时数值的控制方法.结果表明:微环谐振腔半径为300μm,波导截面尺寸为450×1 000nm2,在小于±5ps抖动的条件下,每个通道达到超过130ps的延时数值,同时延时带宽达20GHz,自由光谱范围达50GHz,工作波段在1 550nm附近,满足密集波分复用系统的要求.整个结构全光控制,且能耗不超过0.8dBm,响应速度达到ps量级,体积不超过3mm3,便于集成,满足多信道光学延时的要求,为全光通信网络中延时线的研究提供了参考.     

耦合微环谐振腔光波导有限尺寸效应的优化

对耦合微环谐振腔光波导中的有限尺寸效应进行了研究.在CMROW两端引入抗反射结构,采用数值方法对抗反射中的三个交叉耦合系数进行了优化,消除了透射谱和群时延谱的有限尺寸效应.数值计算得到了弱耦合和强耦合情况下抗反射结构中优化交叉耦合系数的拟合公式,可以直接计算出消除有限尺寸效应时所需的优化参量.     

串联耦合切比雪夫微环滤波器的设计

基于电路的设计方法,把N阶串联耦合微环谐振滤波器等价成为一个基带LC阶梯网络,通过求解LC阶梯网络的元件参量,求出微环滤波器的耦合系数.在此基础上设计出具有切比雪夫响应的微环滤波器,并与传统耦合模式理论方法和理想的切比雪夫响应进行比较,证明了这种方法的可靠性,最后讨论了耦合系数和环数对切比雪夫微环滤波器输出特性的影响.数值模拟表明,耦合系数的偏差率越大,通带的平坦性越差;耦合系数的值增大,通带的带宽加宽;当环数增加时,过渡带衰减速度变快,通带形状更接近方形.     

高品质因子聚合物波导微环谐振腔滤波器

基于紫外固化胶和聚砜聚合物材料体系,采用脊形单模波导结构,理论设计并优化了聚合物波导环形谐振腔滤波器的波导截面参数、弯曲半径和耦合区波导间距等结构参数,分析了其滤波响应特性.并在此基础上,结合光刻、反应离子刻蚀等传统的微加工工艺制备了聚合物环形谐振腔滤波器,并进行了光谱测试,器件测试结果与设计基本符合.结果表明,该聚合物微环谐振腔滤波器在通信波段1550 nm附近的自由光谱范围为0.21 nm,3 dB带宽为0.04 nm,插入损耗为26 dB,消光比达到了11 dB,品质因子达到了3.87×104.该聚合物微环谐振腔滤波器可以用于光通信及光传感集成芯片.     

Automated Peak Picking and Peak Integration in Macromolecular NMR Spectra Using AUTOPSY

A new approach for automated peak picking of multidimensional protein NMR spectra with strong overlap is introduced, which makes use of the program AUTOPSY (automatedpeak picking for NMRspectroscopy). The main elements of this program are a novel function for local noise level calculation, the use of symmetry considerations, and the use of lineshapes extracted from well-separated peaks for resolving groups of strongly overlapping peaks. The algorithm generates peak lists with precise chemical shift and integral intensities, and a reliability measure for the recognition of each peak. The results of automated peak picking of NOESY spectra with AUTOPSY were tested in combination with the combined automated NOESY cross peak assignment and structure calculation routine NOAH implemented in the program DYANA. The quality of the resulting structures was found to be comparable with those from corresponding data obtained with manual peak picking.     

一种跳频扩时码的构造及性能分析

以一维二次同余码(QCC)作为扩时模式，以光正交码(OOC)和QCC码作为频域跳频模式，通过时域和频域的组合，构造了适用于光码分多址(OCDMA)系统的QCC/QCC和QCC/OOC 2种跳频扩时码，并对码的容量及其相关性进行了分析。与一维QCC码相比，QCC/QCC跳频扩时码的容量扩大了p 1倍（p为码重），相关性得到改善，并且码字异相自相关限λa=1，互相关限λc=2；QCC/OOC跳频扩时码具有更大的码容量和更好的相关性，码字异相自相关限λa=0，所有码字按一定规律可分成p 1组（p为码重），每组内码字的互相关限λa=1，不同组间码字的互相关限λa=2。所得结果为光码分多址系统中跳频扩时码的构造提供了一种新的方法。     

Electro-photo modulation of the fermi level in WSe2/graphene van der Waals heterojunction

We report an electro-photo double modulation of the fermi level in a WSe₂/graphene heterojunction. The heterojunction exhibits high I_ON/I_OFF ratio (~10³) in transfer characteristic in dark and distinct rectification behavior in output characteristic under light illumination, respectively. Time-dependent photoresponse reveals that the heterojunction has a considerable potential in the application of photodetection. Interestingly, an exotic current peak is observed in transfer characteristic under light illumination. This novel behavior is attributed to the tunable fermi level at the WSe₂/graphene heterojunction by electro-photo double modulation. The results may be helpful to develop tunable photovoltaic optoelectronics based on van der Waals heterojunctions.     

白光频域光学相干层析检测方法

针对频域光学相干层析系统成像过程中产生的图像噪声,提出了一种干涉光谱解耦的方法。该方法通过消除干涉光谱中的直流项和自相关项,实现对图像去噪。利用白光作为光源,对聚苯乙烯单层薄膜进行成像实验,得到薄膜的一维深度图像以及二维层析图像。由二维层析图像可以清晰的获取薄膜的内部微观结构及表面形貌信息。实验结果表明,该检测方法可有效消除薄膜的图像噪声,提高图像信噪比和对比度。     

基于CdSe/ZnS核壳量子点薄膜的荧光温度传感器

设计了基于CdSe/ZnS核壳量子点薄膜发光谱温变特性的温度传感器。在30~160℃温度范围内,CdSe/ZnS核壳量子点的光致荧光(PL)谱随温度呈现规律性变化。温度升高时,PL谱自参考峰值强度减小、峰值波长增大、半峰全宽增大;而且PL谱自参考峰值强度、峰值波长和半峰全宽温变特性分别非常符合一次、一次和二次拟合函数关系,其对应的相关性指数R2均达到96.6%以上;PL谱峰值波长温变灵敏度达到0.06 nm/℃,分辨率约为0.1℃。同时,采用PL谱自参考峰值强度比单纯的PL谱峰值强度更具有温度测量稳定性和精确性。     

一种基于单水听器宽带信号自相关函数的水下目标定位稳健方法

在浅海波导中, 未知声源的本征声线相对到达时延估计是非常困难的. 声源位置在邻域内变化和声速剖面扰动对本征声线相对达到时延的影响是类似的. 基于这种思想, 提出了基于单水听器宽带信号自相关函数的水下目标定位稳健方法. 通过设计邻域位置约束, 构造加权函数, 将宽带信号自相关函数包含的交叉干扰峰值转化为能够改善目标定位性能的有用信息. 该方法不仅不需要估计本征声线的相对到达时延, 而且对搜索网格失配和环境参数失配具有相当的宽容性. 利用典型浅海环境下的仿真数据和海上实验数据(Shallow Water 2006 experiments)对所提出方法的有效性进行了验证.     

Triple differential cross section in ionization of hydrogen by electron impact

A novel model is proposed to study the ionization of atomic hydrogen by fast election impact in coplanar asymmetric geometry making use of the post form of the transition matrix element for the energy shell and the two-potential formula. Based on the approximation of projectile plane waves and three-body problems, the transition matrix element is decomposed into two parts: the structure and scattering factor and the correlation factor. The contributions of these factors to triple differential cross sections are investigated using the method of asymptotic and convergent series.     

电子碰撞下氢原子单离化反应三重微分散射截面的计算

在共面非对称几何条件下，利用能壳上跃迁矩阵元的后滞形式和双势公式，对快电子碰撞下氢原子的单离化，提出了一个新的计算方法.通过分解动能算符，并且略去两电子的质心运动和相对运动的指数因子，对快电子采用平面波的近似形式，得到了库仑三体问题的近似解.散射振幅可以表示成两个因子乘积的形式，即结构散射因子T₂和关联因子T12.采用渐近级数展开和最佳截断的方法讨论了T₂和T₁₂对三重微分散射 截面的影响. 关键词： （e;2e）反应 三重微分截面 二体峰值 反冲峰值     

Quick response PZT/P(VDF-TrFE) composite film pyroelectric infrared sensor with patterned polyimide thermal isolation layer

The fabrication method and the pyroelectric response of a single element infrared sensor based lead zirconate titanate (PZT) particles and polyvinylidene fluoride P(VDF-TrFE) copolymer composite thick film is reported in this paper. A special thermal insulation structure, including polyimide (PI) thermal insulation layer and thermal insulation tanks, was used in this device. The thermal insulation tanks were fabricated by laser micro-etching technique. Voltage responsivity (R_V), noise voltage (V_noise), noise equivalent power (NEP), and detectivity (D^*) of the PZT/P(VDF-TrFE) based infrared sensor are 1.2 × 10³ V/W, 1.25 × 10⁻⁶ V Hz^1/2, 1.1 × 10⁻⁹ W and 1.9 × 10⁸ cm Hz^1/2 W⁻¹ at 137.3 Hz modulation frequency, respectively. The thermal time constant of the infrared sensor τ_T was about 15 ms. The results demonstrate that the composite infrared sensor show a high detectivity at high chopper frequency, which is an essential advantage in infrared detectors and some other devices.