波导短程透镜的实验研究

波导透镜是集成光路〔IO〕中的最基本元件,它在IO中的作用类似体光学光路中的透镜.IO光信号处理系统如集成光学声光频谱分析器、导波声光卷积器、相关器、调频脉冲压缩器和矩阵乘法器等.系统中都需要用波导透镜.波导短程透镜较其它形式的波导透镜具有孔径大、旋转对称、无色差和插入损耗小的特点,所以特别引人注意.     

在一种新的聚合物材料上刻写正弦相位波导光栅及其特性研究

用双光束干涉法在一种新的聚合物材料IAC-4上刻写正弦相位型光栅,实现了光栅耦合光波导,并研究了该光波导对不同偏振态的入射光的传播特性,对光栅的形成进行了理论分析,对光波导的传播常数进行了数值计算,并对该波导光栅在导光的光强调制和方向控制及其在集成光学方面的应用进行了讨论,最后对任意入射角的光栅方程进行了理论探讨. 关键词： 波导光栅 有机聚合物 平板光波导 集成光学     

无球差非球面短程透镜的研究

用光线追迹迭代法和解析法设计无球差非球面波导短程透镜的母线,用单点金刚石超精加工和凹面波导制备工艺,研制成孔径和有效孔径分别为8和6mm的LiNbO3导短程透镜.实验表明,器件在有效孔径内无球差;对4mm宽的输入平面波光束,焦点衍射光斑半宽度为4μm;透镜插入损耗为～1dB.     

基于slot波导的硅基长波红外偏振无关定向耦合器分析

硅基长波红外集成光电子器件是集成光学发展的一个新兴领域.阐述了利用等比例放大原理设计该波段下的slot波导的思路,分析了波导的限制因子、偏振特性等性质,并提出了工作波长为10.6 μm的偏振无关slot波导定向耦合器.     

平面交叉玻璃波导型微透镜阵列光学性能研究

介绍了平面交叉玻璃光波导型半球形微透镜阵列的制作方法.利用积分形式的光线方程式讨论了半球形微透镜的光学特性,得到了半球形微透镜的光线轨迹方程式和焦距表示式,理论结果与实验数据是一致的.     

短程透镜-光栅型集成波分复用器

制备了一种短程透镜——光栅型集成光学波分复用器。本文简述了波分复用器的原理和制备工艺,描述了其中的关键元件光波导光栅和光波导透镜的设计及特性测量,给出了波分特性的实验结果.     

优化波导短程透镜的研究

本文报导优化波导短程透镜器件技术。文中用我们给出的无曲率奇点非球面波导短程透镜的最优理论设计，研制出优化波导短程透镜。实验测试表明短程透镜在通光径8mm内无球差，对4mm宽平面波束，其焦点束斑的4μm。这是先进的国际器件指标。     

基于付科棱镜波导多层光盘信号读出研究

对波导多层光盘的电子学部分和总体结构进行了设计，并对多层光盘驱动器信号处理与控制系统，多层光盘读出系统的装校及读出信号进行了讨论，并进行了原理性设计，得到了多层光盘读出信号网眼图，为波导多层光存储的进一步研究及实用化提供了重要的参考价值．     

理想波导短程透镜的研究

报道无曲率奇点，无像差光波导短程透镜的研究。在透镜面型设计上，应用前文提出的过渡区母线函数形式，有效地消除了透镜卷边两端的曲率奇点，具体设计和研制了理想光波导短程透镜。     

优化的波导短程透镜研究

对光波导短程透镜进行优化。在无曲率奇点理想波导短程透镜的基础上，选取一般形式卷边函数，以无弯曲损耗为目标，讨论了透镜过渡区不同卷边函数形式的曲率分布，选取了最优卷边函数并给出透镜母线的特解。经过数值计算得到了优化的理想波导短程透镜的母线函数数值，完成了非球面面型的精细加工，研制出优化的理想波导短程透镜。实验测试结果表明，短程透镜在通光孔径8mm内消球差，对4mm宽的平面波束，焦距20mm的短程透镜，其焦点束斑宽度小于4μm。     

Design and Fabrication of Integrated-Optic Disk Pickup on LiNbO_3 Substrate

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｔｈｅｒｅｈａｓｂｅｅｎｍｕｃｈｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎｔｅｒｅｓｔｉｎｏｐｔｉｃａｌｄｉｓｋｍｅｍｏｒｙｓｙｓｔｅｍｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｈｉｇｈｃａｐａｃｉｔｙｓｔｏｒａｇｅ .Ｉｎｅａｒｌｙ ｐａｐｅｒｓ[1 ,2 ] ,ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｏｐｔｉｃａｎｄ ｍａｇｎｅｔｏｏｐｔｉｃｄｉｓｋｐｉｃｋｕｐｈｅａｄｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ .Ｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｄｉｓｋｐｉｃｋｕｐｈｅａｄｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂｙｉｎｔｅｇｒ…     

Design and Fabrication of Integrated-Optic Disk Pickup on LiNbO3 Substrate

An integrated-optic disk pickup device has been realized on a LiNbO3 substrate. The device is constructed by integrating an aplanatic double-convex aspherical waveguide lens (ADCAWL), a twin-grating focusing beam splitter (TGFBS) and two waveguide deflecting prisms (WDP) on a Ti∶LiNbO3 planar waveguide. The design considerations and fabrication of prototype device are summarized.     

基于硅纳米线波导的两级光子晶体缩束器

鉴于在微观领域光波的缩束对实现光电集成的重要意义,提出了基于硅纳米线波导的两级光子晶体缩束器。其中一级压缩基于W5型和W1型光子晶体波导间的高效耦合。二级压缩则由宽为0.1μm,长为3.06μm的纳米线波导和W1型光子晶体波导构成,通过二者的高效耦合实现光束压缩。当W1型光子晶体波导和纳米线波导间介质柱的半径为0.04μm时,对于1550nm波长的电磁波,缩束器的通光效率可达93.4%,压缩比为16.08,出射光束半峰全宽仅为0.148μm。     

Multimode interference devices for focusing in microfluidic channels

Low-cost, compact, automated optical microsystems for chemical analysis, such as microflow cytometers for identification of individual biological cells, require monolithically integrated microlenses for focusing in microfluidic channels, to enable high-resolution scattering and fluorescence measurements. The multimode interference device (MMI), which makes use of self-imaging in multimode waveguides, is shown to be a simple and effective alternative to the microlens for microflow cytometry. The MMIs have been designed, realized, and integrated with microfluidic channels in a silica-based glass waveguide material system. Focal spot sizes of 2.4 μm for MMIs have been measured at foci as far as 43.7 μm into the microfluidic channel.     

Integrated Nd-doped borosilicate glass microsphere laser

A neodymium-doped BK7 glass microsphere laser integrated with a planar ion-exchanged waveguide pumped at 0.8 μm has been demonstrated. The pump radiation was launched by evanescent coupling from the waveguide, and the signal radiation was coupled out through the same waveguide, offering the potential for robustly assembled fully integrated active optical circuits. The dependence of the lasing spectra on pump power and wavelength were studied in detail to clarify the whispering-gallery-mode behavior at the pump and lasing wavelengths.     

基于非对称脊波导的多种聚合物弯波导性能分析

以缩短马赫-曾德尔(M-Z)电光调制器分支波导为目的,将有机聚合物非对称结构的脊波导应用于S弯波导中。采用半矢量有限差分光束传输分析法,系统地分析了不同参数下采用非对称脊波导的三种常见弯波导,即正弦弯、圆弧弯和余弦弯分支波导的TM00光场传输损耗,并与采用对称脊波导的结构相比较。研究表明,在芯层厚度h=1.5μm、脊高为0.3μm、脊宽w=4μm、分支高度G=11μm的情况下,当脊波导短边芯层平板宽度s≥2μm时,在相同传输损耗条件下,正弦弯、圆弧弯和余弦弯分支波导长度分别可减少40%、30%和25%,该结果对有机聚合物M-Z调制器中分支波导的设计具有一定的参考价值。     

聚合物Y分支脊形波导的单模条件

有机聚合物光波导近年来成为研究的热点,它为实现下一代的光电集成回路提供了另外一种选择。它所具有的一系列优点如下:(1)与传统的材料相比,有机聚合物光波导容易在各种衬底上制作,其制作成本也得以降低,并且使得与有源器件如激光器、调制器、探测器的单片集成成为可能;(2)有机聚合物波导材料的折射率可以进行调整以满足耦合损耗和弯曲损耗的折中选择;(3)此外,有机聚合物的热光系数比SiO₂大一个数量级,而其导热系数却比SiO₂和Si小得多。有机聚合物Y分支是强度调制器和光开关等器件的重要组成。光波导器件在和单模光纤一起使用时要求其实现单模传输,这样可以减少耦合损耗。利用变分有效折射率法计算了聚合物Y分支脊形波导的光场分布。变分有效折射率法是变分法(VM)和有效折射率法(EIM)的结合,它结合了两种方法各自的优点,能够很精确地模拟光场分布情况。利用变分有效折射率法验证了满足单模传输的脊形波导结构参数:芯层厚度为1.5μm,脊高为0.2μm,脊宽为5μm。     

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。     

光波导技术同步测量棱镜及波导薄膜参数

依据全反射理论和棱镜耦合原理,实现了对棱镜折射率及波导薄膜材料折射率和厚度的同步测量。使用高准直半导体激光器激光入射到棱镜内部与波导膜的分界面上,逐步旋转棱镜或改变棱镜的入射角,得到棱镜耦合M线,曲线前面几组的波谷为波导模激发,在M线左侧收尾处有一个不完整波峰,其反射光强随入射角迅速衰减,为全反射时的临界点,由此可实现棱镜及波导薄膜参数的同步测量;用此法测量了棱镜耦合一体化平面波导棱镜的折射率和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚合物波导薄膜的折射率和厚度。测量棱镜折射率精度为±1.9×10-4,波导薄膜折射率和厚度的精度分别为±6.2×10-4 μm和±1.6×10-2 μm。     

Low-loss germanium strip waveguides on silicon for the mid-infrared

Mid-infrared photonics in silicon needs low-loss integrated waveguides. While monocrystalline germanium waveguides on silicon have been proposed, experimental realization has not been reported. Here we demonstrate a germanium strip waveguide on a silicon substrate. It is designed for single mode transmission of light in transverse magnetic (TM) polarization generated from quantum cascade lasers at a wavelength of 5.8 μm. The propagation losses were measured with the Fabry-Perot resonance method. The lowest achieved propagation loss is 2.5 dB/cm, while the bending loss is measured to be 0.12 dB for a 90° bend with a radius of 115 μm.