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。     

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.     

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。     

理想波导短程透镜的卷边函数与特解

在无曲率奇点理想波导短程透镜的基础上，本文选取一般形式卷边函数，以降低弯曲损耗为目的，讨论了透镜卷边区不同卷边形式的曲率分布，优化了卷边函数并给出特解。     

球面波导短程透镜的球差

本文是对球面波导短程透镜球差的初步研究,报道一种测量球差的方法,对玻璃波导球面短程透镜的球差实验测量表明,测量结果与理论预计基本相符。     

光波导短程透镜焦点特性的分析

利用波导短程透镜的几何光学性质, 给出了短程透镜的等效光线追迹图和相位传递函数, 得到短程透镜焦点的模场分布表达式. 理论得出的焦斑光强分布和实验测得的光强分布一致.     

新面型短程透镜的制备研究

根据解析理论新的精确公式进行设计并用单点金刚石超精切削加工制备,研制出一种优化的非球凹面短程透镜.透镜含光滑无奇点圆边,与平面连接的边缘曲率半径为无限大.样品制备在45×20×2.5mm3的LiNbO3衬底上,每片有两个孔径8mm、焦距8mm的无球差非球面短程透镜,利用670nm波长的半导体激光器端面耦合入样品一端,在另一端测得焦点光斑半宽度为2.9μm.     

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.     

导波声光频谱仪集成光路的研究

根据频率分辨率极限和光学分辨经极限，用解析理论的精确公式设计了导波声光频谱仪集成光路，用单点金刚石超精加工和凹面波导制备工艺，研制成Φ１２ｍｍ双孔非球面短程透镜型导波声光频谱仪民集成光路芯片，实验结果表明，器件集成光路在８ｍｍ宽输入光束下通光性能良好，双孔非球面透镜的镜的焦点分别在左，右两端面上，且输出端面焦点衍射光斑半功率点宽度≤４μｍ。     

四种解析解设计的短程透镜卷边对损耗的影响

根据光波导短程透镜母线曲率半径与光传输损耗的关系,利用数值计算的方法,通过计算不同母线参数条件下,四种解析解设计的短程透镜母线曲率半径,研究比较了短程透镜卷边对其损耗的影响,得出了短程透镜损耗与其有效区半径关系的曲线图,发现透镜凹面半径一定时,有效区半径越小,即卷边越大时,光传输损耗越小;短程透镜的解析改进解和最优解设计的透镜卷边存在曲率奇点.并由此得出了四种解析解设计的短程透镜有效区半径选取原则及其满足低损耗条件的取值范围.     

无曲率奇点的光波导短程透镜的设计

在Ｓｏｔｔｉｎｉ等人提出的求解非球面光波导短程透镜一般解析方法的基础上，研究了卷边函数对透镜旋转母线曲率的影响。指出具有连续二阶导数的母线，可有效地消除曲率奇点，从而在理论上能够减小由于波导弯曲造成的导光损耗。基于这种观点，提出了一种新的卷边函数，求得了透镜轮廓的表达式，进而求得了透镜深度，并与Ｓｏｔｔｉｎｉ等人的解进行了比较。     

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.     

光波导短程透镜加工容限误差研究

本文利用数值计算的方法，研究比较了目前常用的四种解析解设计的短程透镜凹坑深度方向加工误差对其聚焦效果的影响，得到了该方向加工误差与其焦距改变量之间的定量关系．结果表明：这四种解析解设计的短程透镜凹坑深度相对加工误差△Zo／Zo与焦距的相对改变量Ab／b的比值为一常数．根据这一关系给出了几种典型集成光学器件中短程透镜的加工容限误差．上述研究可为高分辨率光学器件的设计、制作提供理论支持和指导．     

小型铌酸锂多功能集成光学器件

为满足小型光纤陀螺对光学器件小体积的要求,对铌酸锂多功能集成光学小型化器件的结构做了分析和优化设计。采用BPM软件分析了Y形分支波导的S形波导损耗与弯曲长度及折射率差的关系。通过调整退火质子交换的工艺参数,增加了波导对光的束缚能力;降低了小型化芯片上S形波导的弯曲损耗;去掉了原有Y形波导的输出端直波导,直接由S形弯曲波导引至输出端,在更短的芯片上得到了更长的弯曲过渡区。设计制作的芯片长度由常规的20 mm减至12.5 mm,封装后的器件长度减小到20 mm,为目前同类常规器件尺寸的2/3。设计制作的器件插入损耗典型值小于2.5 dB,全温损耗变化量小于0.2 dB。     

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.     

波导短程透镜的优化理论设计研究

本文给出了非球面短程透镜的优化理论设计。卷边与平面波导连接处的曲率半径为无限大,卷边与实际透镜连接处的曲率半径为较大的有限值。完善了短程透镜的一般解析法。     

1310 nm高功率超辐射发光二极管的制备及性能研究

为优化1 310 nm超辐射发光二极管输出性能,提高器件输出功率,针对J型波导结构的1 310 nm超辐射发光二极管的波导结构参数及器件散热能力进行研究。结果表明波导刻蚀深度、弯曲角度和绝缘层厚度是影响器件实现高功率输出的重要因素。基于研究结果对超辐射发光二极管器件结构及工艺进行优化,制备出脊宽5μm、弯曲角度8°、刻蚀深度1.7μm、绝缘层厚300 nm的J型超辐射发光二极管。该器件在室温及500 mA连续注入电流条件下,直波导长度1.5 mm时实现10 nm宽的输出光谱,输出功率达到42.2 mW。     

非线性导波光学与波导全光开关器件

综述了非线性导波光学的研究内容，着重介绍了基于三阶非线性的波导光开关器件的研究成果，其中包括频率调制型器件，振幅调制型器件及孤子非线性波导器件。此外，还讨论了非线性光波导材料的优化问题。     

光纤网格器件及其制造

本文研究了利用光学纤维来制作光纤网格器件的方法。研制成的器件参数和测量结果是:单元透镜总数为2.25×10~4,步距0.4mm,单元透镜摄影分辨率为110对线mm~(-1)、焦距0.3mm,网格器件总信息容量为1.089×10~7bit。     

光栅器件在集成光路中的应用

构成集成光路需要各种波导元器件。波导无源元器件按其功能可以分成光路变换器、分束器、起偏器、波长分波器/合波器、以及透镜等。波导元器件的制作对加工误差的要求十分苛刻,而且边缘效应对器件性能有极大的影响。本文主要讨论用于集成光路的光栅无源元器件。利用光栅结构可以得到上述各种波导无源元器件,因此,光栅技术的开发对于集成光学的研究有重要的意义。本文还对制作光栅元器件的新技术——电子束写入技术作简要叙述,并介绍系统的结构与工作原理。