Design and fabrication of GeAsSeS chalcogenide waveguides with thermal annealing

We reported a chalcogenide glass-based rib waveguide fabricated using photolithography and dry etching method. A commercial software(COMSOL Multiphysics) was used to optimize the waveguide structure and the distribution of the fundamental modes in the waveguide based on the complete vector finite component. We further employed thermal annealing to optimize the surface and sidewalls of the rib waveguides. It was found that the optimal annealing temperature for Ge As Se S films is 220℃, and the roughness of the films could be significantly reduced by annealing. The zero-dispersion wavelength(ZDW) could be shifted to a short wavelength around ~2.1 μm via waveguide structural optimization, which promotes supercontinuum generation with a short wavelength pump laser source. The insertion loss of the waveguides with cross-sectional areas of 4.0 μm×3.5 μm and 6.0 μm×3.5 μm was measured using lens fiber and the cut-back method. The propagation loss of the 220℃ annealed waveguides could be as low as 1.9 d B/cm at 1550 nm.     

行波光电二极管级联阵列输出功率合成研究

针对未来光载无线通信所需的高功率、大带宽的光电探测器,提出了一种行波光电二极管级联阵列功率合成电路.先将行波光电二极管级联,再按照阵列式结构将多组级联的光电二极管组合起来,实现射频功率合成,以获得高功率、大带宽的射频信号.采用EDA工具,对该光电转换射频功率合成电路进行仿真模拟.仿真结果表明,该功率合成电路可以有效地将各光电二极管的射频输出信号进行功率合成,功率合成后的信号带宽显著增加,仿真结果与理论分析完全一致.此外,电路分析表明,增加该功率合成电路中的高阻微带线的特性阻抗可以有效提高其输出射频信号的带宽.     

基于混合表面等离子体弯曲波导的紧凑型宽带偏振分束转换器的设计研究

设计了一种宽带的基于混合表面等离子体弯曲波导的偏振分束转换器, 使用有限元法计算硅波导、混合表面等离子体波导的模场分布和有效折射率, 为器件建模仿真分析提供了依据. 使用时域有限差分法优化器件结构, 以获得最佳的性能参数. 由于混合表面等离子体波导的双折射增强, 设计获得的偏振分束转换器具有超小尺寸和宽带的工作特性. 仿真结果表明 在1550nm的中心波长处消光比大于23dB, 插入损耗小于0.8dB; 在80nm的带宽上, 横磁偏振光转换为横电偏振光的偏振转换效率大于95％.     

HO3+ 杂Ge-In-Sb-S玻璃陶瓷光谱特性

采用熔融淬冷法和热处理工艺制备了系列掺Ho3+的透明G eS2-In2S3-Sb2S3硫系玻璃陶瓷.测试了Ho3掺杂的基质玻璃和玻璃陶瓷样品的密度、显微硬度、红外光谱以及在900 nm激光泵浦下的近红外及中红外荧光光谱.结果表明:热处理后样品析出的晶相为In2S3和Sb2S3颗粒的混合体,晶粒尺寸限制在～100 nm以...     

Design of a coated thinly clad chalcogenide long-period fiber grating refractive index sensor based on dual-peak resonance near the phase matching turning point

A novel method for designing chalcogenide long-period fiber grating (LPFG) sensors based on the dual-peak resonance effect of the LPFG near the phase matching turning point (PMTP) is presented. Refractive index sensing in a high-refractive-index chalcogenide fiber is achieved with a coated thinly clad film. The dual-peak resonant characteristics near the PMTP and the refractive index sensing properties of the LPFG are analyzed first by the phase-matching condition of the LPFG. The effects of film parameters and cladding radius on the sensitivity of refractive index sensing are further discussed. The sensor is optimized by selecting the appropriate film parameters and cladding radius. Simulation results show that the ambient refractive index sensitivity of a dual-peak coated thinly clad chalcogenide LPFG at the PMTP can be 2400 nm/RIU, which is significantly higher than that of non-optimized gratings. It has great application potential in the field of chemical sensing and biosensors.     

Ge-Sb-Se硫系薄膜制备及光学特性研究

介绍了几种常见的硫系薄膜制备方法, 根据现有实验条件采用热蒸发法和磁控溅射法制备出Ge-Sb-Se三元体系硫系薄膜, 通过台阶仪测试薄膜的厚度和表面粗糙度, 计算出两种制备方法的成膜速率, 并通过X射线光电子能谱测试了两种制备方法所得薄膜与块体靶材组分的差别. 利用Z扫描技术和分光光度计测试了热蒸发法制备所得薄膜的三阶非线性性能和透过光谱, 计算出非线性折射率、非线性吸收系数和薄膜厚度等参数. 结果表明热蒸发法制备Ge-Sb-Se薄膜具有良好的物理结构和光学特性, 在集成光学器件方面很高的应用潜力.     

Ge28Sb6S(66－x)Sex玻璃系统光学特性与结构

采用熔融-急冷法制备了系列Ge₂₈Sb₆S_(66－x)Se_xSe_x(x=0,10,20,30摩尔比)硫系玻璃样品.分别测试了样品的密度、折射率、可见-近红外透过光谱、红外透过光谱以及喇曼光谱,并分析了在Ge-Sb-S中引入Se对其物理、光学特性的影响.利用喇曼光谱讨论了玻璃的结构与特性之间的关系.结果表明：随着Se含量的增加,样品的密度和线性折射率都增大,可见和红外截止波长都发生红移,纯硫化物玻璃样品主要由GeS₄四面体和SbS₃三角锥组成,随着Se逐渐代替S,硫-硒混合样品中逐渐出现了GeS_4－xSe_x结构单元以及链状和环状的Se-Se键.     

Er3+掺杂Ge-Ga-S-KBr硫卤玻璃的中红外发光和多声子弛豫的研究

用熔融急冷法制备了系列不同Er3+离子掺杂浓度的Ge-Ga-S-KBr硫卤玻璃,测试了样品折射率、吸收光谱、中红外荧光光谱。通过吸收光谱计算了Er3+离子吸收谱线的振子强度,应用Judd-Ofelt理论计算分析了Er3+离子在Ge-Ga-S-KBr硫卤玻璃中的强度参数Ωi ( i = 2 , 4 , 6) 、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比?和辐射寿命?rad等光谱参数。研究了808nm激光泵浦下样品中红外荧光特性与掺杂浓度之间变化关系,并用Futchbauer-Ladenburg公式分别计算了2.8?m处的受激发射截面。结果表明,在808nm 激光泵浦下观察到了2.8?m中红外荧光,分别对应于Er3+： 4I11/2?4I13/2跃迁,当Er3+离子掺杂浓度从0.4wt%增加到1.0wt%时,中红外荧光强度都随相应增加,计算的Er3+:4I11/2?4I13/2跃迁多声子驰豫速率分别为37 s-1。     

3～5μm宽带超低色散平坦硫系光子晶体光纤

利用硫系光子晶体光纤色散可控特性,设计了一种宽带超低色散平坦硫系光子晶体光纤,采用多极法研究了孔间距和占空比等参量对色散曲线的影响.通过优化包层中不同层数空气孔的直径,获得内两层气孔半径为0.7μm,外两层气孔半径为0.8μm和孔间距为5μm的光子晶体光纤结构.模拟结果显示,该光纤在3~5μm波段可实现宽带色散平坦,且色散绝对值低于3.8ps·nm-1·km-1.     

新型单模大模场红外硫系玻璃光子晶体光纤设计研究

大模场光子晶体光纤在高功率激光传输、光纤放大器、光纤激光器中的广泛应用, 使其受到研究者的广泛关注.硫系玻璃在红外波段(1–20μm)具有优良透过性能, 且具有折射率高(2.0–3.5)、声子能量低(小于350 cm^-1)、 组分可调等特性, 成为制备红外光纤的理想材料. 本文设计一种基于Ge₂₀Sb₁₅Se₆₅硫系玻璃基质的新型单模传输、低损耗、超大模场面积光子晶体光纤结构, 经理论验证其在λ =10.6 μm处基模限制损耗远低于0.1 dB/m, 高阶限制模损耗大于2 dB/m, 模场面积约为13333 μm². 关键词： 硫系玻璃 大模场面积 红外光子晶体光纤 结构设计