基于导模共振的窄带可调谐滤波器

提出了一种分离的导模共振滤波器.该结构由光栅层和两个被空气薄层隔开的平板介质波导组成.使用时域有限差分法分析了该光栅结构在不同的结构参数下的光谱特性.研究表明,当TM偏振入射时改变空气薄层的厚度可以实现共振波长的可调谐,并且共振波长几乎随着空气薄层厚度线性变化.浅调制光栅被用于实现窄线宽特性.波长可调谐范围为1 515~1 558nm,半高全宽小于0.6nm.     

基于二维光栅的偏振无关波长可调谐垂直腔面发射激光器

为了能够实现垂直腔面发射激光器(VCSEL)偏振无关特性,提出了将偏振无关光栅与half-VCSEL集成的方法。基于严格耦合波法,分析了光栅参数对偏振无关二维光栅反射特性的影响,经过模拟计算,发现在光栅周期为691～719 nm、光栅宽度为408.73～467.60 nm时,偏振无关二维光栅有210 nm的高反射带宽。将偏振无关二维光栅与中心波长为1.55μm的half-VCSEL进行集成,得到了中心波长为1.55μm的偏振无关波长可调谐VCSEL,经过光学传输矩阵计算,可得该偏振无关波长可调谐VCSEL的波长调谐范围可达93 nm。     

新型双波长激光增益控制掺铒光纤放大器

掺铒光纤非均匀展宽引起的空间烧孔现象导致单波长激光并不能完全控制放大器增益。提出了一种新颖简单的结构，利用自由光谱范围为26．7nm的法布里－珀罗可调谐滤波器和由长周期光纤光栅制成的波长选择性可调谐的衰减器，有效地调整不同波长处的腔内损耗，可以实现不同强度的双波长激射。由两个不同波长的激光共同承担增益控制的任务，降低了控制激光引起的空间烧孔，同时双波长激射有效地抑制了信号光的弛豫振荡。     

具有宽调谐范围的微纳光机电系统可调谐垂直腔面发射激光器研究

基于微纳机械技术设计得到了可调谐垂直腔面发射激光器结构,将具有Al_0.8Ga_0.2As牺牲层结构的DBR反射镜制备成微纳光机电系统,并与多量子阱有源区光纵向耦合结构相结合.其中,微纳光机电DBR结构不再是简单的分布布拉格反射镜,而是对光波具有高调制作用的可动微纳机械反射镜系统,并在静电力作用下可以动态调谐VCSEL谐振腔的激射波长.实验结果显示,当激光器调谐电压从0 V增加到7 V时,对应激射波长将从968.8 nm蓝移到950 nm,整个调谐范围达到了18.8 关键词： 垂直腔面发射激光器 微纳光机械 波长可调谐     

一维增透亚波长光栅的研究

将具有高透射性的亚波长光栅置于微机械波长可调谐垂直腔面发射激光器(VCSEL)的内腔当中可以提高波长的调谐范围,为了使波长调谐范围达到最优则必须优化高透射性的亚波长光栅使其透射率达到最大。利用严格耦合波法分析了亚波长光栅的占空比、周期、厚度和入射角对其透射率的影响并找出最优的光栅参数。通过计算分析可得,对于TE和TM偏振存在最佳的占空比使其透射率达到99.5%。在文中条件下,它们对应的占空比分别为0.23和0.80。而光栅厚度对于TE和TM偏振透射率的影响是周期性的,在一个周期内存在一个最佳值使其透射率达到最高。在文中条件下,TE偏振的厚度周期是150 nm,TM偏振的厚度周期是300 nm。当光栅参数不变时,无论是TE还是TM偏振光,它们的透射率只有在垂直入射光栅时(入射角为0°)才能达到最大。而通过等效介质原理可以得出,周期对透射率没有影响。最后计算了透射率在光栅厚度和占空比同时变化时的变化趋势,并从中得出最优的光栅参数。     

锁模脉冲波长连续可调谐光纤激光器

利用在腔内加入可调谐光纤光栅滤波器使“8”字形腔掺Yb3+光纤激光器在锁模状态下实现波长连续可调谐.实验中,在保证锁模状态稳定的情况下,通过调节可调谐光纤光栅滤波器,使激光器输出锁模脉冲的中心波长在1 047 nm～1 055 nm范围内连续调谐,重复频率稳定维持在4.9 MHz.在中心波长1 053 nm处,测得锁模脉冲输出平均功率为8.02 mW,光谱带宽1 nm,脉冲宽度为259.3 ps.这种“8”字形腔被动锁模光纤激光器在锁模状态下对波长连续可调谐,并可长时间稳定工作.     

聚合物阵列波导光栅的大范围电-光波长调谐滤波器

从阵列波导光栅的光栅方程入手,分析了聚合物阵列波导光栅采用电.光效应进行波长调谐的原理,提出了具有单推挽结构和双推挽结构的电.光波长可调谐滤波器.并用Optiwave软件分别对无推挽结构和推挽结构波长调谐器进行了计算机仿真.结果表明:当外加电压从－100 V 增加到+100 V 时,前者的波长调谐范围约为5 nm,而后者中,单推挽结构的波长调谐范围为约10 nm,双推挽结构的波长调谐范围可达20 nm.     

带虚设层的抗反射结构导模共振滤波器设计与分析

提出带虚设层的抗反射导模共振滤波器结构及设计方法,该方法适用于任意角度入射带虚设层的抗反射结构导模共振滤波器设计与分析.得到带虚设层的导模共振滤波器抗反射结构所满足的关系式.指出在维持虚设层光学厚度不变的情况下,可以通过不同选材,在低反射旁带中实现等带宽不同波长的选择.此外,由于结构的抗反射特性在低角范围内具有较大的角度容差,改变入射角,可以实现滤波波长及光谱带宽在宽光谱范围内的准线性可调谐.     

785nm便携式光栅外腔可调谐半导体激光器的研制和输出特性

针对移频激发拉曼光谱测试系统的小型化需求,在Littrow结构中,采用商用的785nm大功率激光二极管作为增益器件,构建了一款便携式光栅外腔可调谐半导体激光器。该激光器通过采用一种新型的波长调谐方法,即以改变半导体增益器件相对于准直透镜的水平位置来实现波长的连续调谐,实现了尺寸为140mm×65mm×50mm的小型化结构设计。相比于传统的旋转衍射光栅改变光线在光栅上的入射角来实现波长调谐的方式,该方法有效地缩减了增益器件的平移距离,从而有利于便携式外腔激光器波长的快速宽带调谐。实验结果表明,该激光器具有较宽的波长调谐范围,在340~900mA注入电流下均可实现10nm以上的波长调谐,尤其在900mA大注入电流下,其波长调谐覆盖779.40~791.07nm,调谐范围可达11.67nm,且激射线宽小于0.2nm,单波长输出功率最高可达280mW,放大的自发辐射抑制比大于25dB,呈现出较优异的输出性能,满足移频激发拉曼光谱检测系统对光源的基本要求。此外,该激光器可采用一微型压电陶瓷驱动器来实现波长的电动调谐,实验获得了1.35nm的波长调谐范围,证实了所制785nm便携式光栅外腔可调谐半导体激光器适合作为便携式移频激发拉曼光谱检测系统的光源用于减除原始拉曼光谱中的荧光背景。     

可调谐法布里-珀罗滤波器的高精度大范围实时定标

将乙炔(C2H2)气体的吸收光谱作为标准波长参考,对可调谐光纤法布里-珀罗滤波器进行波长实时定标,使解调系统的测量精度提高到1 pm.根据可调谐光纤法布里-珀罗滤波器谐振波长的周期性,提出了大波长范围的波长定标方法,从而可以在1525～1615 nm的范围内对可调谐光纤法布里-珀罗进行精确定标,实现了高精度大波长范围的信号探测.相比于传统的以光纤光栅作为波长参考的定标方法,该方法的测量精度、测量范围、系统运行可靠性都大为改善.     

多参量可调谐的Bragg波导光栅滤波器设计(英文)

为了解决基于光纤布喇格光栅和压电陶瓷结构的任意光脉冲整形器在动态调谐时存在不足的问题,提出并设计了一种波长、相位、幅度参量独立可调的Bragg波导光栅滤波器,以实现谐振波长及谐振波相位快速独立的线性调控.理论分析表明:波长和相位的理论调谐效率分别为15.6pm/V和0.2π/V,滤波器的输出光强度可以通过偏振旋转器控制.基于转移矩阵理论的仿真分析发现:该滤波器在蚀刻占空比为1/2时反射率最大,光栅长度为10.869mm,蚀刻深度大于100nm时,可以获得98.4%以上的反射率和大于0.14nm的带宽;增大波长调谐电压会进一步降低滤波带宽.     

反射型导模共振滤波器设计

导模共振滤波器由于其高峰值反射率，低旁带反射，窄带以及带宽可控等优良特性引起了人们极大的关注，采用亚波长光栅的导模共振效应可以实现传统基于高低折射率介质的多层膜滤波器所无法实现的特殊功能，在弱调制模式下，其共振带宽可以被压缩到零点几纳米，但是由于介质表面和空气层的菲涅耳反射，使得偏离或者远离共振区时的反射率偏高，根据等效介质理论，亚波长光栅在远离共振区可以被看为均匀的薄膜，本文通过对导模共振光栅进行单层、双层以及三层抗反射设计，有效的降低了导模共振光栅的旁带反射率，从而在可见光波段获得了性能优良的共振滤波     

基于铌酸锂薄膜波导的电光调谐光栅辅助定向耦合器研究

提出并实验研究了一种基于铌酸锂薄膜光波导的电光调谐的光栅辅助定向耦合器。该耦合器由单模与双模脊形波导及制作于双模波导侧壁的长周期光栅构成。长周期光栅的引入补偿了单模与双模波导中基模的相位失配,可在共振波长实现两波导中基模的高效耦合。进一步地,在双模脊形波导两侧制作调谐电极实现了高速、低驱动电压的电光调谐功能。优化了器件的制作工艺,并采用单次干法刻蚀将耦合器的光栅与波导同步制作于X切铌酸锂薄膜上。测试结果表明所制作的器件在1 595.3 nm波长处实现了14.8 dB的隔离度,其电光调谐效率为0.38 nm/V(1 595.3 nm～1 599.0 nm),热光调谐效率为0.14 nm/℃（25℃～50℃）。该器件可用于实现可调谐滤波、滤模、电光调制及高灵敏度温度传感等功能。     

基于无源双环复合子腔滤波器的可调谐单纵模掺铥光纤激光器EI北大核心CSCD

提出并实现了一种基于均匀光纤布拉格光栅(Uniform fiber Bragg grating,UFBG)和双环复合子腔滤波器的可调谐单纵模掺铥光纤激光器。3 dB带宽为0.18 nm的UFBG作为波长选择器件,与可进行模式选择的双环复合子腔滤波器相结合,实现了单纵模激光输出。测得激光器的输出波长为2048.69 nm,光信噪比为71.82 dB。60 min内的最大波长和功率波动分别为0.03 nm和0.76 dB。此外,激光器的相对强度噪声在>0.5 MHz时,低于-127.81 dB/Hz;采用基于3×3耦合器的非平衡迈克尔逊干涉仪装置测得0.001 s时激光线宽为7.7196 kHz。通过调整微位移平台改变作用在均匀光栅上的应力,单纵模激光实现了5.1 nm范围可调谐输出。     

光纤布喇格光栅的金属管封装与电调谐

本文用薄金属套管对光纤光栅进行了封装,并利用其进行了光纤布喇格光栅的电调谐实验.这种调谐方法保持了光纤光栅体积小的优点,操作简便,可远距离实现,光纤光栅的波长变化与电流的平方或电功率成正比.实验中用3.2A的电流获得了3nm的波长调谐,调谐速率约为0.59nm/W.     

基于LiNbO_3的长周期波导光栅可调谐耦合器的设计

设计了一种基于LiNbO_3的长周期波导光栅可调谐耦合器.该耦合器利用长周期光栅的独有特性将输入波导的导模经包层模耦合至输出波导导模.由于LiNbO_3的电光效应,波导光栅芯层与包层的有效折射率随外加电压变化,从而耦合器的谐振波长及耦合效率可由外加电压调谐.分析了光栅周期与耦合器的长度对耦合器带宽和耦合效率调谐范围的影响,以及波导尺寸对谐振波长调谐灵敏度的影响.结果表明光栅周期越短,耦合器长度越长,则耦合器的带宽越窄,耦合效率调谐范围也越大.此外,谐振波长调谐灵敏度随波导宽度的增加而减小,而波导厚度对谐振波长调谐灵敏度的影响可以忽略.对光栅周期为94μm、长度为3.52cm的耦合器进行仿真,结果表明,谐振波长灵敏度为26.2pm/V,3dB带宽可达4.5nm,当外加电压从0变化到200V时,谐振波长变化5.24nm,耦合效率可在1到0.15之间进行调谐.     

宽范围可调谐内腔液晶垂直腔面发射激光器设计与研究

为增加可调谐激光器的波长调谐范围,提高系统的可靠性和稳定性,基于液晶的电控双折射特性,设计了一种中心波长为852 nm的内腔液晶可调谐垂直腔面发射激光器结构。分析了该结构获得宽范围波长调谐和单偏振稳定输出的物理原理,利用传输矩阵法进一步计算整个器件下不同液晶层厚度所对应的反射谱,得出不同液晶厚度和折射率下激光器的激射波长。结果表明,液晶可调谐激光器单偏振波长调谐范围达到31 nm,调谐效率大于10 nm/V。     

反射型导模共振滤波器设计

导模共振滤波器由于其高峰值反射率,低旁带反射,窄带以及带宽可控等优良特性引起了人们极大的关注,采用亚波长光栅的导模共振效应可以实现传统基于高低折射率介质的多层膜滤波器所无法实现的特殊功能,在弱调制模式下,其共振带宽可以被压缩到零点几纳米,但是由于介质表面和空气层的菲涅耳反射,使得偏离或者远离共振区时的反射率偏高,根据等效介质理论,亚波长光栅在远离共振区可以被看为均匀的薄膜,本文通过对导模共振光栅进行单层、双层以及三层抗反射设计,有效的降低了导模共振光栅的旁带反射率,从而在可见光波段获得了性能优良的共振滤波 关键词： 导模共振 平面波导 傅里叶模式理论 窄带滤波     

基于亚波长光栅的VCSEL偏振控制研究

为了确定亚波长光栅在微电机械系统(MEMS)波长可调谐VCSEL不同位置(上DBR上表面、上DBR下表面以及内腔)中实现TE和TM偏振控制的光栅参数范围以及光栅在哪个位置时实现偏振控制最稳定,通过MATLAB建立MEMS波长可调VCSEL的模型,然后计算光栅在3种位置时上反射镜(包括空气隙和光栅)随光栅参数变化的反射率,以此来确定它们实现TE/TM稳定偏振的光栅参数范围(即高反射范围内的参数)。将各自的高反射所对应反射率减去相同光栅参数范围内TM/TE低反射对应的反射率,通过反射率差值确定光栅在哪种位置时MEMS波长可调谐VCSEL实现偏振是最稳定的。最后得出的结论是光栅在上DBR下表面几乎无法控制TM偏振,而将光栅放置于内腔中,无论是在TE偏振控制上还是TM偏振上都是最稳定的。在实现TE偏振稳定的参数范围内,TE的阈值增益比TM最小少10 cm~(-1);而在实现TM偏振稳定时,在TE偏振稳定的参数范围内,TE的阈值增益比TM最小少5 cm~(-1)。     

8字形腔波长可调谐锁模脉冲光纤激光器

采用非线性光纤环形镜加脉冲锁模技术及可调谐光纤光栅滤波器,对8字形腔被动锁模掺铒光纤激光器进行了波长可调谐输出的实验研究.在EDFA抽运光功率一定的情况下,通过调节偏振控制器和可调谐光纤光栅滤波器,获得了光谱稳定、重复频率1.1 MHz、输出功率起伏小于0.8 dBm、中心波长在1 548~1 570 nm内连续可调的短脉冲输出.该激光器可实现自启动锁模,且长时间稳定工作无需任何调整.