多波导定向耦合器耦合特性

利用拉普拉斯变换,将多波导定向耦合器的耦合模方程组变换为三对角线性方程组,并采用追赶法求出了该方程组的通解;进一步,给定初始条件,进行拉普拉斯变换反演,即可严格地求出该耦合模方程组的解。采用该方法研究了5波导定向耦合器光从一个波导入射和等光强从5个波导入射时的耦合特性,求出了耦合模方程组解的解析表达式,给出了每个波导中光功率变化规律曲线。利用该方法,可很方便地求出任意有限数目波导组成的定向耦合器在任意入射条件下耦合模方程组的解,因此对于多波导定向耦合器结构的合理设计,具有非常重要的意义。     

复合型变耦合系数定向耦合器开关特性的研究

研究了高斯—常数—高斯平滑连接的复合型变耦合系数定向耦合器的开关特性曲线。研究了耦合器各分段长度对开关曲线的影响。数值模拟发现,耦合器各组成部分的参量对耦合器开关曲线尾部的振荡及开关功率的大小均有影响,且呈现出一定的规律性。高斯型波导部分的相对长度以及直波导部分所占份额共同决定了耦合器开关曲线尾部的振荡大小,且开关曲线的振荡与耦合函数的傅里叶变换的振荡密切相关。     

具有高阶耦合色散系数三芯光纤耦合器非线性光开关特性的研究

利用两种方法研究了高速光脉冲在具有交叉相位调制的等边三角形排列结构的非线性三芯光纤耦合器中传输和开关特性.首先利用变分原理得到三纤芯中传输转移系数随距离变化的方程,然后利用分裂步长傅里叶方法求得了光脉冲的数值解.变分法和数值模拟的结果表明：当一阶模间色散系数较小时,光脉冲仍能在三芯之间周期性耦合传输,并且表现出良好的开关特性,但是随着一阶模间色散系数的增大,脉冲耦合传输的周期性和陡峭的开关特性都遭到破坏,光脉冲在传输中发生分裂;二阶耦合色散系数和初始啁啾都能使光脉冲传输时的耦合长度变短、光脉冲在三纤芯之间 关键词： 三芯光纤耦合器 模间色散系数 耦合长度 开关阈值功率     

光子晶体波导定向耦合器

在完整二维光子晶体中引入线缺陷后，就形成了光子晶体波导；将时域有限差分方法(FDTD)用于光子晶体波导耦合研究，计算了不同耦合长度情形下的波导各个出口处的透过率，结果表明：光子晶体波导耦合遵循普通介质波导耦合的一般规律，也有定向耦合的功能。进一步的研究表明：对于不同的频率，光子晶体定向耦合器耦合系数是不同的，并且耦合系数和对应的频率之间近似直线关系。     

星形光波导耦合器的耦合特性分析

根据TE0模光波导的本征场分布、瑞利索末菲标量衍射积分公式和激励源与光波导耦合的匹配效率公式,给出光波导端面衍射和耦合的归一化发射系数和接收系数计算公式,推导出光波导端面非接触耦合的耦合效率计算公式。光波导模场分布采用高斯函数近似表达,给出简洁的计算光波导端面非接触耦合的耦合效率函数表达式。最后,基于星形光波导耦合器结构参量的特点,将累加运算采用积分运算近似表达,给出星形光波导耦合器接收光波导总的接收效率与耦合器基本参量的关系,阐明了星形光波导耦合器的耦合特性。     

基于互易定理的双缓变光纤模耦合特性研究

直接从电磁场的普遍原理——共轭互易定理出发,针对无损折射率双缓变光纤,得到了双缓变光纤模耦合方程,推导出了互耦合系数、自耦合系数、干涉耦合系数和传播常数之间关系。在此基础上,对模耦合方程进行了求解,得到了相同双缓变光纤模耦合方程的近似解析解,讨论了耦合系数对光功率耦合的影响。     

交叉波导中的非线性全光开关

提出了交叉波导结构中的非线性全光开关设想。用光束传输法，就自聚焦以及自散焦两种不同衬材料导，显示了全光开关的原理以及结构参量与开关特性之间的关系。     

波导带状线同轴线型定向耦合器特性

给出了波导带状线同轴线型定向耦合器技术参量的计算表达式,利用Matlab软件定量地研究了耦合器结构尺寸和输入波频率对耦合器的技术参量的影响。数值结果表明:方向角对耦合度及方向性的影响最大;耦合小孔深度对理想方向角影响最大;输入频率在低频端(小于2.0GHz)对理想方向角的影响很大,而在中高频端的影响较小。在波导带状线同轴线型定向耦合器的设计中,除了可以改变小孔大小及旋转方向来满足耦合度和方向性外,还可以通过改变带状线尺寸以及耦合器位置来调节耦合度和方向性。     

聚合物填充的狭缝波导定向耦合器的数值分析(英文)

利用亥姆霍兹方程和有限差分法,给出一种用于分析聚合物SU-8填充的双狭缝波导定向耦合特性的数值方法,推导出双耦合狭缝波导模式特性的特征方程,并做了离散化和稀疏化处理,得到耦合波导的模式场分布和有效折射率.通过求解最高阶偶对称和最高阶奇对称模式的有效折射率,得到TE和TM偏振态下定向耦合器的耦合长度.数值分析结果表明,当耦合间距小于800nm时,耦合长度小于100μm.利用椭偏仪测得狭缝波导各层材料的光学参数随工作波长的色散关系,研究分析了双狭缝波导耦合长度和模式损耗的色散特性.分析显示,随着工作波长的增大,两种偏振模式下的耦合长度均减小,且TM模式下的耦合长度大于TE模式下的耦合长度,当工作波长为1 550nm时,二者分别为28.2和26.2μm(两狭缝波导间的耦合间距为0.5μm时).同时,模式损耗也随波长的增大而减小,且TE模式损耗大于TM模式损耗,当工作波长为1 550nm时,TE及TM模式的振幅衰减系数分别为5.65和3.16dB/cm.     

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。     

仅有相邻波导耦合的定向耦合器的一般解法

应用切比雪夫多项式 ,求得了仅有相邻波导耦合的 (N +1)× (N +1)定向耦合器在弱耦合、无损耗和忽略正交偏振模场分量间耦合的情形下波导耦合方程的通解。列出线形排列 2× 2 ,3× 3,4× 4定向耦合器的解的表达式 ,并对环形排列 3× 3定向耦合器的解作了较详细的分析     

四端口光纤声光器件的耦合模理论

简述了光纤的声致折变机制,在复合光波导理论基础上讨论了光纤零耦合器与常规光纤耦合器的本质区别,指出零耦合器实质上是一段可以选择激励的双模光纤。从耦合模理论出发,求解了零耦合器中声致模耦合渐进方程组,给出了四端口光纤声光器件功率耦合的完整解析表达式,阐明了器件输出光的频移特性,解释了器件在声光谐振时具有的倍频声光调制、可调光移频、光滤波、光分束、光开关等功能。最后报道了器件作为可调光分束器或光开关的研究实例。     

不同模式耦合下偏振模色散几率分布的研究

研究了偏振模色散的统计特性,在不同模式耦合条件下,应用蒙特-卡罗方法模拟偏振模色散矢量的几率分布,并对模拟结果进行了函数拟合。发现随着耦合次数增加差分群时延的几率分布从一个类似δ函数分布逐渐过渡到麦克斯韦分布;在一定的耦合下,几率分布可以呈现高斯分布。对偏振模矢量的两个方向余弦进行统计分析,发现随着耦合次数的增加,偏振模矢量两个方向余弦函数的分布从高斯分布和δ函数分布都变为均匀分布。     

单模与多模光纤耦合器的光束合波

现有的光纤耦合器在作为分波器使用时具有较低的插入损耗,在作为合波器时插入损耗较大,为实现低损耗合波目的,提出一种由单模与多模光纤共同构成的混合型光纤耦合器。利用耦合波方程理论分析其工作原理,计算机模拟其耦合过程。采用熔锥法制作工艺,完成单模与多模光纤耦合器的制作,实验结果与理论模拟相吻合;该器件单模到多模光纤的耦合效率、多模到多模光纤的耦合效率均在90％以上,实现了两路光束的功率合波。作为低插入损耗合波器件可广泛应用于光通信以及双包层光纤激光器抽运光的注入。     

取样布拉格光纤光栅的传输矩阵

根据在一般坐标系下均匀布拉格光纤光栅的传输矩阵,得到了取样布拉格光纤光栅的传输矩阵。利用傅里叶变换得到了取样布拉格光纤光栅的谐振方程。结果表明,在不考虑平均折射率变化的情况下,谐振峰的位置是由光栅的周期和取样周期共同确定的,与取样时的占空比、光栅长度和耦合系数没有关系。类似于物理光栅,取样布拉格光纤光栅也存在缺级现象,给出了出现缺级的条件。     

双折射光纤环形镜滤波器特性研究

双折射光纤环形镜具有滤波特性,将两个串联的双折射环形镜作为光学滤波器可以改善滤波特性,使其更为灵活。提出了用两个双折射光纤环形镜相串联的简单方案改善环形镜滤波特性。分析了由双折射光纤和萨尼亚克环构成的环形滤波器的透射特性,并讨论了用两个双折射光纤环形镜串联的滤波特性。从理论上模拟了双折射光纤长度比为1：2时的透射光谱形式,给出了透射光的表达式。串联后光谱中主峰的3dB带宽约为7nm,与单个环形镜相比,压缩了环形镜的3dB带宽,品质因数Q约为4．5。实验结果与理论模拟相一致,因此证实了该理论的正确性。     

马赫曾德尔干涉仪型波长交错器研究

提出薄膜器件与光纤器件构成组合器件的概念，详细研究了薄膜Gires-Tournois干涉仪型光学全通滤波器与光纤马赫-曾德尔干涉仪组合成的波长交错器的传输特性。并讨论了反射系数、损耗、色散、耦合比等参量对器件性能的影响。最后，提出一个双向马赫-曾德尔干涉仪组合器件的方案及其在双向波分复用系统中的应用。