用有效折射率/有限元法设计1.55μmTi:LiNbO3单模条波导及其方向耦合器

应用有效折射率/有限元法(EI-FEM),考虑到LiNbO3晶体和Ti扩散的各向异性,折射率增量与寻常光、非寻常光及波长色散的关系,设计了1.55μm光波长下工作的z切y传播Ti:LiNbO3单模条波导的制备参数,计算和分析了其单模特性、模式场分布及其变化规律.扩展了EI-FEM,将其用于求解耦合波导系统,确定了方向耦合器的耦合长度及其波长色散特性.     

三平行光子晶体单模波导的耦合特性及其应用

将三光子晶体单模波导的相互耦合看成一个多模干涉系统.本征模的色散曲线相交或近于相交并出现简并模，简并模之间存在强烈耦合并导致模式的分布方式发生转变.多模干涉系统中，不同波长的光波能量在传输过程中由于相干而具有不同的空间输出行为，在近简并点处多模之间的相干解除，能流限制在原输入方向，不发生转移.三光子晶体单模光波导的这种特性可用来制作波分复用或解复用器件. 关键词： 光子晶体波导 简并模 多模干涉 波分复用或解复用     

新型高速光发射模块的设计与分析

介绍了用于高速、宽带光纤通信系统的铌酸锂(LiNbO3)光发射模块的优化设计方法。分析比较了半导体器件与铌酸锂波导器件在作为光纤通信光发射模块时的优缺点。对光发射模块的两个主要器件———掺铒铌酸锂(Er∶LiNbO3)波导激光器和LiNbO3电光调制器进行了结构设计和分析。分析和讨论了电光调制器带宽及半波电压随器件主要参数的变化关系。用BPM软件模拟了所设计的模块的结构特征。该发射模块的发射峰值波长为1531nm,调制速率为10Gbits/s。     

新型SOI基3×3多模干涉波导光开关的优化设计

提出了一种基于SOI材料的新型3×3多模干涉(MMI)波导光开关,在开关的多模波导中引入折射率调制区,利用硅的等离子色散效应改变多模波导局部区域的折射率,使得光场在传输过程中的相位发生变化,进而确定输出光场位置,实现开关功能。采用有限差分光束传播法(FD-BPM)方法对开关的各个状态进行了模拟和分析,并对器件的结构参量进行了优化设计,采用优化后的结构参量,开关可实现的最大消光比达到-17.27 dB。     

铌酸锂波导电光重叠积分因子的波长依赖特性分析

通过测量铌酸锂(LN)单模波导在不同波长下的半波电压,结合半波电压与电光重叠积分因子的依赖关系,实验发现了LN单模波导电光重叠积分因子随波长增大而迅速减小.另一方面,通过数值求解法分别得出了LN单模波导在不同波长的导模场分布和调制电场分布以及二者的重叠积分因子,在理论上获得了与实验数据十分近似的结果.进一步的仿真分析指出LN单模波导电光重叠积分因子随波长增大而减小的规律主要来自于导模的光场中心随波长增大逐渐远离波导表面,向低电场强度区域靠近.这种电光重叠积分因子的波长依赖特性是导致LN波导半波电压随波长增大而非线性上升的原因之一,它将为基于LN波导的器件的设计和优化提供重要参考.     

生物传感中平板光波导模式研究

为提高生物传感探测的灵敏度和响应速度,基于平面光波导理论,运用消逝场原理在生物传感领域的应用,在相同条件下比较了平面波导单模和多模2种模式下消逝场区域能量的大小,并且用VC和Matlab工具模拟论证单模能量高于多模。理论计算表明：单模和多模的荧光效率分别为5.83%和1.75%,在此计算中单模的荧光效率比多模的高。因此,在生物传感及其相关应用中,选用平板光波导的单模模式具有一定的优越性,为实际设计提供了理论依据。     

具有调制功能的多模干涉型1×3分束器

提出了利用量子约束斯塔克(Stark)效应制作具有调制功能的多模干涉型1×3分束器的设计思想,并详细分析了这种光分束器的工作原理。根据理论计算结果,制作了具有调制功能的多模干涉型1×3分束器。分束器的脊型多模波导长度为275μm,宽度为10μm,波导层采用GaAs/AlGaAs多量子阱结构,厚度约为0.2μm;电极采用共面波导结构。首先用有限差分光束传播法模拟了器件的光波传播特性,然后进行了初步的实验验证。理论模拟和实验结果表明,波长为0.86μm的高斯光束对称入射到多模波导的中心,器件实现了3分束功能;施加3 V的直流偏压,器件的调制深度达90%以上、调制带宽为2 GHz,实现了电吸收调制功能。     

抑光载波双边带Radio over Fiber双工通信系统设计

提出并模拟证明了基于两个电光相位调制器实现抑光载波双边带(Radio on Fiber,RoF) 双工传输系统设计方案.通过改变电光相位调制器的最大相偏量,实现了抑光载波双边带信号传输——使通信带宽加倍,而且很好地控制上下行传输信号的误码率.仿真模拟结果表明,发射功率为3 dBm的光信号在无放大、色散系数为20 ps/(nm·km)、衰减系数为0.25 dB/km的SMF-28单模光纤中传输时,其超高频RF调制信号的频率可达24 GHz,数据码元传输速率可达2.5 Gbit/s,传输距离40 km以上.     

全通光均衡器色散补偿传输系统性能的研究

本文以数值求解非线性薛定谔方程为主要分析手段,对全通光均衡器色散补偿传输系统的性能进行了研究.对单波长传输系统的数值模拟结果表明:系统工作波长和光均衡器谐振波长的稳定性对补偿效果影响显著.提出了适合波分复用系统中进行色散补偿的光均衡器参量,并进行了数值模拟,结果表明:对于信道速率为10Gb/s、常规单模光纤组成的波分复用系统采用单个光均衡器可同时对6个信道进行色散补偿,传输距离可达100km左右.     

Ti∶LiNbO_3二维渐变折射率光波导传播常数的计算

从Ti∶LiNbO3波导截面折射率分布的特点出发，得出一套计算传播常数简单而精确的方法。文中对该法进行了分析，并应用该方法计算了钛扩散波导的色散关系。该方法为钛扩散光波导集成光学器件的设计提供了一种较可靠的理论手段。     

Direct time-response measurement of high-speed optical modulators based on stretched-pulse interferometry

A simple technique for the direct measurement of the complex temporal response of a high-speed electro-optic (EO) modulator is proposed. This technique recovers the amplitude and phase temporal profiles of an instantaneous modulation over the duration of a chirped pulse (obtained by linear dispersion) using Fourier-transform interferometry, and it exploits the time-to-frequency mapping induced by the pulse dispersion process. The method can be implemented by using either time- or frequency-domain interferometric detection, allowing the characterization of modulation bandwidths in the tens-of-gigahertz range. The concept is demonstrated by accurately measuring the complex temporal response of a 2.5 Gbps intensity EO modulator.     

自混合干涉信号的位相调制

自混合干涉因其结构简单、紧凑、稳定且易准直等特点而被广泛应用于测量领域。从自混合干涉和电光晶体调制位相的基本原理出发,通过将电光晶体引入自混合干涉外腔调制,研究了自混合干涉测量中电光晶体的位相调制性能。实验证明,利用晶体的调制性能对自混合干涉信号进行位相调制,在很宽的频率范围内都能保证很高的调制精度,测量误差小,具有很好的应用前景。     

Phase-modulation transmission system for quantum cryptography

We describe a new method for quantum key distribution that utilizes phase modulation of sidebands of modulation by use of integrated electro-optic modulators at the transmitting and receiving modules. The system is shown to produce constructive or destructive interference with unity visibility, which should allow quantum cryptography to be carried out with high flexibility by use of conventional devices.     

Polymeric Multimode Interference Mach–Zehnder Interferometer Electro-Optic Switch Using Embedded Coplanar Waveguide Electrode: Theory,Design, and Analysis

Abstract

The self-imaging theory is improved for designing a polymer multimode interference Mach–Zehnder interferometer electro-optic switch. The electro-optic overlap factor is enhanced from 0.6510 to 0.9658 through adopting an embedded coplanar waveguide electrode. Considering the mode dispersion effect, formulations of time-domain response are derived, and switching characteristics are analyzed. The total device length is about 7.175 mm, the switching voltage is 2.622 V, and the switching time is 29.90 ps. The lightwave 3-dB bandwidth is 20 nm, the insertion loss is less than 2.70 dB, and the crosstalk under cross and bar states are less than ?55 dB and ?45 dB, respectively.     

Higher-order dispersion compensation using phase modulators

The use of electro-optic phase modulation of dispersed optical pulses is investigated for compensating higher-order chromatic dispersion effects. The capability and limitations of the technique are described for compensating third- and fourth-order dispersion terms.     

利用电光相位调制和交叉相位调制制作时间透镜的实验及仿真分析

对时间成像理论进行简要研究. 利用电光相位调制器进行光脉冲压缩实验,并分别对基于电光相位调制和交叉相位调制的时间透镜组成的时间成像系统进行了仿真和讨论. 实验结果表明,基于电光相位调制的时间透镜组成的时间成像系统可以有效压缩光脉冲,但是该系统受到了孔径限制,压缩系数较小,分辨率较低. 进一步的仿真分析结果表明,基于交叉相位调制的时间透镜组成的时间成像系统不受孔径限制,能够获得更大的压缩系数和更高的分辨率,但是该系统的实现难度较大. 关键词： 光脉冲压缩 时间透镜 电光相位调制 交叉相位调制     

High angle phase modulated low coherence interferometry for path length resolved Doppler measurements of multiply scattered light

We describe an improved method for coherence domain path length resolved measurements of multiply scattered photons in turbid media. An electro-optic phase modulator sinusoidally modulates the phase in the reference arm of a low coherence fiber optic Mach-Zehnder interferometer, at a high phase modulation angle. For dynamic turbid media this results in Doppler broadened phase modulation interference peaks at the modulation frequency and its multiples. The signal to noise ratio is increased by almost one order or magnitude for large modulation angles and the shape of the spectral peaks resulting from the interference of Doppler shifted sample waves and reference light is not changed. The path length dependent Doppler broadening is compared with the theoretical predictions in the single scattered and diffusive regimes. The experimentally measured optical path lengths are validated with the Monte Carlo technique.     

Dispersion of electro-optic coefficients in sillenite crystals

The photorefractive crystals of the sillenite family (Bi₁₂SiO₂₀ or BSO, Bi₁₂GeO₂₀ or BGO, and Bi₁₂TiO₂₀ or BTO) that belong to the cubic 23 point group are optically active, and exhibit the piezoelectric, elasto-optic, electro-optic and electrogyration effect. In this paper we measure the dispersion of the electro-optic coefficient for all the crystals of the sillenite family in the visible spectral range (500–800 nm). For this we measure by ellipsometry the polarization properties of a beam transmitted in the transverse configuration under the action of an externally applied field. The experimental data are fitted with an analytical expression of the beam polarization to find the electro-optic coefficient. The results show a normal dispersion of the electro-optic coefficient in all three sillenite crystals, similarly to other electro-optic crystals.     

一种基于导模共振的电光调制器研究

实验研究了基于导模共振的反射型电光调制器采用的棱镜耦合方式,在棱镜上面镀有4层膜,依次为银膜下电极-极化聚合物-缓冲层-金膜上电极。对这种衰减全反射（ATR）型的聚合物波导电光调制器进行了视频调制实验,采用静态偏置电压稳定模式同步角方法,结合对入射激光束进行监测,解决了视频调制中激光器噪声对模拟信号调制影响的问题,提高了工作稳定性。实验结果表明：该电光调制器具有良好的线性和较高的灵敏度。     

正弦相位调制自混合干涉微位移测量精度分析

为了提高自混合干涉仪的位移测量精度,提出将正弦相位调制技术引入自混合干涉中。相位调制由置于自混合干涉仪外腔中的电光晶体实现,相位解调由傅里叶分析的方法得到。对位移测量过程中各种可能的误差来源如电光晶体调制不稳定性、光在外腔中的二次反馈效应等对测量精度的影响进行了模拟分析,从理论上得到了这种新的信号处理方法可以达到纳米级的测量精度。实验上,用高精度的商用压电陶瓷标定的结果验证了这种正弦相位调制自混合干涉仪在普通实验室噪声环境中可以达到纳米级的位移测量精度。