1.3μm光学环行器正向损耗及反向隔离比的理论及实验研究

在理论及实验上分析了影响光环行器插入损耗及反向隔离比的因素,讨论了环行器中起、检偏镜参数对其性能的影响.结果表明,起、检偏镜的各组参数存在最佳选择,以保证环行器具有低插损、高隔离比及与偏振无关的特性.作者研制的环行器正向损耗小于1dB,反向隔离比在25.5dB与28dB之间.     

双尾纤式多功能光隔离器研究

提出并成功研制了一种具有功能复用的新型的多功能光隔离器结构, 对其进行了传输特性性能理论分析, 分析表明, 该器件具有与单尾纤光隔离器相同的低插入损耗, 高隔离度等特性, 实验结果显示,所设计的1550 nm双通道多功能光隔离器插入损耗分别为0.28 dB和0.11 dB, 隔离度分别为55 dB和54 dB, 达到了隔离器需要满足的标准, 性能良好, 同时具有成倍降低器件制造成本的效用.     

与入射线偏振光振动方向无关的低偏振度消偏器

消偏器是光纤传感器、光放大器等偏振敏感性光学系统中的关键器件,用于减小输入光的偏振度(DOP).设计了一种与入射线偏振光振动方向无关的低偏振度消偏器,该器件中利用人为的偏振相关延迟代替了保偏光纤的双折射,并在偏振相关型消偏器前增加了一个1/4波片,从而对任意方向振动的线偏振光具有相同的消偏能力,结构紧凑.对消偏性能随波片阶数、入射光中心波长和振动方向的变化作了数值计算.实验中采用半峰全宽为0.13 nm的光源,入射线偏振光在任意方向振动时,输出光偏振度小于2.6%,消偏器的插入损耗为0.6 dB,损耗起伏小于0.11 dB.实验和数值计算结果表明,该消偏器具有低偏振度、低插入损耗和适合于宽光谱应用的优点.     

与人射线偏振光振动方向无关的低偏振度消偏器

消偏器是光纤传感器、光放大器等偏振敏感性光学系统中的关键器件,用于减小输入光的偏振度(DOP)。设计了一种与入射线偏振光振动方向无关的低偏振度消偏器,该器件中利用人为的偏振相关延迟代替了保偏光纤的双折射,并在偏振相关型消偏器前增加了一个1/4波片,从而对任意方向振动的线偏振光具有相同的消偏能力,结构紧凑。对消偏性能随波片阶数、入射光中心波长和振动方向的变化作了数值计算。实验中采用半峰全宽为0．13 nm的光源,入射线偏振光在任意方向振动时,输出光偏振度小于2．6%,消偏器的插入损耗为0．6 dB,损耗起伏小于0．11 dB。实验和数值计算结果表明,该消偏器具有低偏振度、低插入损耗和适合于宽光谱应用的优点。     

光相位共轭色散补偿波分复用系统的传输带宽

导出了光相位共轭器（DPC）接于常规单模光纤链路中点的色散补偿波分复用（WDM）系统传输带宽的估算公式，并用数值仿真的结果验证了公式的正确性；采用不对称接入光相位共轭器提高传输带宽的方法，导出了光相位共轭器接入位置对传输带宽影响的估算公式，利用公式估算和数值仿真的结果表明，当光相位共轭器处于最佳接入位置时，色散补偿的波分复用系统的传输带可以提高近一倍。     

基于混合光纤放大器的波分复用光纤传输系统研究

在研究了入纤功率、光器件的插入损耗以及非归零码中1码出现的概率对系统误码率影响的基础上,提出了一种基于混合光纤放大器的波分复用(WDM)光纤传输系统设计方案,并对该系统的噪声特性进行了详细地研究。提出了一种抑制前向噪声的有效方法,实现了20路WDM信号320km无误码传输。试验结果对基于混合光纤放大器的波分复用光纤传输系统的设计具有一定的指导意义。     

三种结构的光分插复用器特性比对研究

 针对电交换路由成为全光网通信和密集波分复用等高速信息传递网的电子瓶颈的现状,开展对全光光分插复用器的理论和实验研究。介绍了基于Mach-Zehnder干涉仪和FBG结构、基于FBG和光环行器结构以及一体化光纤光栅耦合器结构的光分插复用器的工作原理,实际构建了3种结构的光分插复用器,并分别搭建测试系统进行了单波长光信号上/下行实验研究,对比了这3种光分插复用器结构的性能和优缺点,为全光光分插复用器的设计制作提供了参考。     

一种亚波长偏振分波/合波器的研制

针对传统偏振分束器窄波段、窄角度范围的不足,研制了一种在宽波段宽角度范围内具有180°分光功能的偏振分束器/耦合器。该器件基于线栅偏振器和亚波长光栅结构原理设计,利用半导体工艺的刻蚀技术制作。利用一维金属线栅对入射电磁波的偏振响应和亚波长光栅仅存在零级衍射的特性,实现了较宽的通带宽度与可接受角度范围、极大的分光角度、高消光比和低插入损耗。实验测得透射、反射消光比均大于20 dB,插入损耗小于0.5dB。通过自行搭建的微结构测试平台,测量了p、s光的透射率、反射率随入射角度变化的曲线,和严格耦合波理论模拟结果符合。深入分析了制作中的过刻蚀对性能产生的影响。     

基于介电常数近零态和铟锡氧化物集成硅基波导的电光半加器

为了解决传统电光混合运算逻辑单元速率低、功耗高、尺寸大等问题,以实现电光混合高速运算,本文设计了一种基于介电常数近零态(Epsilon-Near-Zero)和铟锡氧化物(ITO)薄膜电调控的集成硅基波导电光混合半加器。利用ITO激活材料薄膜的电调控特性实现了光路通断和交叉,从而实现了两位二进制数的半加法功能,通过3D-FDTD模拟仿真对器件模型结构参数进行了优化设计。仿真实验结果表明,当施加电压为0 V和2.35 V时,器件能够完成光信号逻辑控制。电光混合半加器工作在1 550 nm波长时,其插入损耗为0.63 dB,消光比为31.73 dB,数据传输速率为61.62 GHz,每字节消耗能量为13.44 fJ,整个半加器尺寸小于21.3μm×1.5μm×1.2μm。该器件具有结构紧凑、插入损耗低等特点,为高速电光混合光学逻辑器件及半加器设计提供了理论依据。     

一种新型光交叉连接器的设计

由于光交叉连接器(OXC)在密集波分复用(DWDM)网络中起关键作用，文中提出一种采用双向环行器的新型光交叉连接器设计方案。其基本结构由一个双向环行器与一个光纤布拉格光栅(FBG)组成，构成一个2×2光交叉连接器，再根据这一基本结构设计出可满足实际需要的N×N光交叉连接器。此方法具有结构简单、体积小、价格便宜及所需环行器数量少(比传统的少67％) 等优点。最后，把新型光交叉连接器的插入损耗与传统结构连接器的插入损耗进行了比较。仿真结果表明，新结构比传统结构具有更小的插入损耗。     

棱镜分光式光学环行器及其应用

本文介绍梭镜分光式光学环行器设计理论与制备工艺以及在光纤通信和光纤传感系统中的应用。所研制的光学环行器光纤-光纤(单模)插入损耗小于2.8dB,隔离比大于25dB,回波损耗优于40dB.器件性能与偏振无关。     

Development of the Microstrip Circulator with a Magnetized Ferrite Sphere in Millimeter Wave Band

In this paper, a novel microstrip circulator with a magnetized ferrite sphere is proposed for various millimeter wave communications. A three-dimensional Finite-Difference Time-Domain (FDTD) approach for the analysis of this ferrite sphere based microstrip circulator is first presented. The electromagnetic fields inside the ferrite junction are calculated using special updating equations derived from the equation of motion of the magnetization vector and Maxwell's curl equations in consistency. Frequency dependent insertion loss, isolation and reflection loss of circulator are calculated over a wide band of frequencies with a single FDTD run. Experimental results at Ka band are presented and compared with theoretical simulations. As a result, a good agreement is found between them.     

微纳光纤端面反射特性的实验测量方法

微纳光纤的端面反射特性是影响其传输特性及实际应用的重要因素之一. 本文提出了一种基于光环形器的微纳光纤端面反射特性测量方法. 该方法克服了3 dB耦合器直接测量法的不足, 通过引入气凝胶固定和功率补偿, 可有效地消除微纳光纤尾纤飘摆、光源输出不稳定及其内部损耗等不利因素, 从而提高测量的准确度. 采用该方案实验测量了微纳光纤的端面反射率及其与 光纤直径和传输波长间的关系. 实验结果与数值模拟结果相符, 表明该方法可有效地用于微纳光纤端面反射率测量及其与各特性参数之间关系的分析, 这对于微纳光纤激光器、放大器、耦合器及滤波器等光学微型器件的设计制作具有重要意义. 关键词： 光纤光学 微纳光纤 端面反射 光环形器     

铋基掺铒光纤放大器中放大自发辐射处理研究

分别设计了一个带光隔离器和一个带光环形器的复合型宽带铋基掺铒光纤放大器(Bi-EDFA),理论上研究了Bi-EDFA中对于后向传输放大自发辐射(ASE)的处理对放大器性能的影响。研究表明,在C+L波段多波长信号同时输入情形下,通过在铋基掺铒光纤中插入一个光隔离器抑制后向传输的ASE,可以提高放大器各波长信号增益,降低噪声系数。利用一个光环形器引导后向传输的ASE去泵浦一段未抽运的低掺杂铋基掺铒光纤,可以显著地提高放大器长波段信号增益,而噪声系数只是略有增加,理论研究与报道的实验结果达到了比较好的一致。研究结果对于新型宽带Bi-EDFA的设计和应用具有一定实际指导意义。     

New Configuration of the Polarizationinsensitive Optical Circulator

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＯｐｔｉｃａｌｃｉｒｃｕｌａｔｏｒｓａｓｎｏｎｒｅｃｉｐｒｏｃａｌｄｅｖｉｃｅｓａｒｅｖｅｒｙｕｓｅｆｕｌｆｏｒａｄｖａｎｃｅｄｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｔｒａｎｓｍｉｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ．Ｔｈｅｙｈａｖｅｂｅｅｎｕｓｅｄｉ...     

Investigation of Waveguide Y-Junction Circulator with a Triangular Ferrite Post

An H-plane waveguide Y-junction circulator with a triangular ferrite post is investigated by a modified analysis of jointly resonance theory and simple field theory. Good agreement between the theoretical obtained performances and experimental results is observed. The circulator exhibits a very low insertion loss and a wide bandwidth.     

二元微透镜阵列在密集多载波波分复用器中的应用

介绍了采用位相平衡设计法设计优化的二元微透镜阵列，并应用于工作波长为１．５３６￣１．５６４μｍ，通信间隔４ｎｍ的８通道光栅型密集波分复用器。设计并计算了二元微透镜各单元的位相结构和接收光纤端面上的衍射远场分布，最后讨论了当采用单模和多模接收光纤时，二元微透镜阵列部分引入的损耗及其在多模接收光纤中激起的基模比例。     

Design and simulation of self-biased circulators in the ultra high frequency band

Theoretical models were developed to design self-biased Y-junction circulators operating at ultra high frequency (UHF). The proposed circulator designs consist of insulating nanowires of yttrium iron garnet (YIG) embedded in high permittivity barium-strontium titanate (BSTO) substrates. A design with as many as 10⁵ or greater wires may be considered in its entirety to determine the electromagnetic scattering S-parameters of a circulator design, thus helping to mitigate the computational limitations of the available finite element method (FEM) tools. The approach seeks to represent the nanowires and the BSTO substrate by an equivalent medium with effective properties inclusive of the average saturation magnetization, dynamic demagnetizing fields, and permittivity. The effective medium approach was validated in comparison with the FEM models. Using the proposed approach, a self-biased junction circulator consisting of YIG nanowires embedded in a BSTO substrate was designed and simulated in which the center frequency insertion loss was calculated to be as low as 0.16 dB with isolation of −42.3 dB at 1 GHz. The 20 dB bandwidth was calculated to be 50 MHz. These results suggest that practical self-biased circulators at the UHF band are feasible.