用腔内半导体可饱和吸收镜钛宝石激光器中自锁模状态的实验研究

用可饱和吸收体镜(SESAM)的掺钛蓝宝石激光器能够稳定运转在三种不同的锁模状态,即可饱和吸收体被动锁模、孤子锁模加被动锁模和KLM锁模.分析了三种自锁模的机理和SESAM的作用.对SESAM实现KLM锁模的自启动机制进行了实验观察和讨论.从该激光器的KLM锁模状态,获得了小于18飞秒的锁模脉冲序列. 关键词： 半导体可饱和吸收镜 自锁模 钛宝石激光器     

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研究了模与模之间的相互作用对电阻壁模(RWM)稳定性的影响.当存在多个模的相互作用时,最不稳定的(3,1)模的线性增长率有所下降.经过线性演化后,因磁力线在壁上的挤压,电阻壁模进入非线性饱和状态.与单个模的演化相比,多个模存在时,(3,1)模的饱和度会下降,(5,2)模的磁能会有相应的增长,而(2,1)模磁能饱和度变化不大.     

二阶偏振模色散测量分析

在庞加莱球的基础上,对原偏振模色散的测量方法进行了理论分析.研究表明,原方法属于间接测量,在测量二阶偏振模色散中存在明显不足.一阶偏振模色散测量的误差影响二阶偏振模色散的测量,间接测量降低了二阶偏振模色散的测量准确度.提出了一种二阶偏振模色散测量的新方法,保证了测量准确度,并通过实验中的统计结果得到证实.     

参考面的选取对利用自洽法建立染料激光器锁模方程的影响

本文讨论了利用自治法建立链模方程时,各种参考面位置的选取对锁模方程的影响,找到了合理的参考面位置,据此重新建立了适用于同步锁模,混台锁模和被动锁模的锁模方程.并给出了同步锁模的数值解,它与实验结果是一致的.     

测量单模波导参数的新方法:导模和漏模的双偏振测量

本文提出测量单模波导参数的新方法.用棱镜耦合器测量两种偏振基导模和基漏模的模折射率,并由相应的四个模方程确定单模波导参数.其测量精度优于纯导模测量.用这种方法测量了单模玻璃波导参数,并对误差来源作了理论分析.     

带有完美匹配层的光波导中模式的渐近解

对带有完美匹配层(PML)的光波导,通过W.K.B.方法,得到了关于波的模式的近似非线性方程.通过对该非线性方程进行渐近分析,得到了完美匹配层对波的各种模式的影响,推导出泄漏模的渐近解和Berenger模的渐近解.理论结果表明,对于光波导的横电(TE)模,泄漏模的渐近解和开放的波导是相同的,而对于横磁(TM)模,泄漏模的渐近解和开波导会有所不同;当上下包层的折射率不同时,Berenger模的轨迹会有两条,而折射率相同时Berenger模的轨迹只有一条.数值模拟表明,泄漏模及Berenger模的渐近解在其精确解附近,且随着模的增大.误差越来越小.     

偏振模色散矢量的研究

研究了无损光纤的密勒矩阵,进而得出了偏振模色散矢量的解析表达式、主偏振态对应的斯托克斯矢量的解析表达式,以及高阶偏振模色散矢量的解析表达式.这些解析表达式是由光纤参数决定的.讨论了局部偏振模色散矢量与整体偏振模色散矢量的关系,讨论了利用偏振模色散矢量进行偏振模色散补偿的原理.引入了偏振模色散补偿元件的偏振模色散补偿矢量C,具体计算了正规的非圆光波导类的补偿元件的C.从理论上证明了仅仅利用一个正规的非圆光波导类的补偿元件,例如一根保偏光纤或是一个双折射晶体,是不能实现偏振模色散补偿 关键词： 偏振模色散 密勒矩阵 色散补偿 主偏振态斯托克斯矢量     

各向异性色散左手材料平面波导的导模特性(英文)

对芯层为左手材料而内外包层都是普通材料的非对称三层平面波导TE振荡模进行了分析.在考虑左手材料色散和各向异性的情况下,从Maxwell方程组出发,得到了TE振荡模的色散方程和功率流分布,并且画出了相应的色散曲线.我们找到了8个TE振荡模,而且包括基模.随着模阶数的增加,模色散曲线右移,功率流曲线下移.但是,随着波导厚度的增加,色散曲线左移,功率流曲线上移.此外,TE振荡模有反常色散特性和负的群速,这正揭示了左手材料的本质特性.     

左手材料阶跃型光纤的模场特性

从Maxwell方程组出发,讨论纤芯为左手材料,包层为右手材料阶跃型光纤,推导了矢量解的场方程.经过数学计算,求得了左手材料阶跃型光纤矢量解的特征方程.根据矢量模的分类,找到了TE模、TM模、HE模和EH模的特征方程.根据各模的特征方程,并且与右手材料光纤相关的特征方程,在靠近截止和远离截止两种情况下进行了比较,得到了左手材料光纤的某些奇异特性.     

具有双模特性的大模场面积微结构光纤的设计

本文提出了一种具有双模特性大模场面积的微结构光纤,通过有限元法计算其模场分布、基模有效模场面积及弯曲损耗特性,并分析了不同结构参量对限制损耗及有效模场面积的影响.计算结果表明:通过合理地改变光纤结构参量,可以使二阶模LP11、三阶模EH11截止,实现基模LP01、三阶模HE31双模传输,其中基模的有效模场面积可达700μm2.这种结构的光纤制作简单,在大容量光纤传输系统中具有重要应用.     

基于波导模式变换的圆波导TE62模式激励器的研究

基于不规则波导模式匹配法以及缓变波导中电磁波模式耦合理论,研究了一种W波段圆波导TE₆₂模式激励器. 该波导模式激励器采用矩形波导TE₁₀模式通过侧壁耦合馈入同轴波导,利用同轴波导的选模特性激励TE₆₁模式;随后利用轴向半径周期微扰的圆波导实现TE₆₁–TE₆₂模式变换. 文中推导了矩形-同轴波导模式匹配理论,系统研究了波导结构缓变参数对模式变换效率的影响,完成了模式变换器的优化仿真设计,数值计算结果表明：中心频率处TE₆₂模式的转换效率为94.5%,纯度为98.16%,效率85%以上带宽达到1 GHz,能够满足回旋管冷测的要求. 关键词： 同轴波导 模式变换 耦合模理论 半径微扰     

圆波导TE01模激励器设计及实验研究

对比分析了几种可输出圆波导TE₀₁模激励器的仿真设计结果。结果表明,利用行波功分结构实现矩形波导TE₁₀模到4路矩形波导TE₁₀模的等幅同相功分,进而合成转换成圆波导TE₀₁模的转换过程,可在较宽的频带范围内,实现圆波导TE₀₁模的高效激励。以中心频率9.40 GHz仿真设计的圆波导TE₀₁模激励器,在中心频率上的传输效率超过99.9%;在9.08~9.61 GHz的频率范围内,传输效率大于99%。实验测量结果表明,所加工激励器在较宽的频带范围内,传输损耗优于-0.2 dB,与仿真结果的差异主要来自于波导壁面的欧姆损耗和波同转换结构;器件工作频带内平坦特性良好,有利于开展测量工作。     

十字结构银纳米线的表面等离极化激元分束特性

金属纳米线波导可以将光局域在亚波长尺度内传播, 在纳米光子集成回路方面有着重要的作用. 本文应用有限元方法, 研究了十字结构银纳米线的表面等离极化激元分束特性. 结果表明, 不同模式的表面等离极化激元在十字结构三个分支的输出依赖于端面的几何结构参数. 此外, 研究还发现由于不同模式表面等离极化激元叠加, 在十字结构的分支上出现了周期性电场分布.     

圆波导TM_(01)-矩形波导TE_(10)模式转换器

设计了一种高功率圆波导TM01-矩形波导TE10模式转换器,可以实现圆波导TM01模式与矩形波导TE10模式之间的相互转换。仿真结果表明:中心频率为9.7GHz时该模式转换器转换效率大于99.99%,回波损耗小于-40dB,转换效率大于90%时的带宽大于0.4GHz。调节底面短路圆波导长度可以实现模式转换器在9.2~10.1GHz范围内调谐(模式转换效率大于99%)。在圆波导和耦合段连接处引入倒角可有效降低场强,提高功率容量,注入功率0.7GW,其表面场强小于1 MV/cm。     

全腔输出相对论磁控管输出模式转换结构的理论设计和数值模拟

采用全腔输出结构后,相对论磁控管径向尺寸显著减小,轴向长度也有较大幅度的缩短.但是,由于输出结构为三个相对独立的扇形波导,实际应用时,一般需要对微波输出模式进行转换.针对全腔输出相对论磁控管,本文研究了两种输出模式转换结构并利用三维全电磁粒子模拟程序对其进行了研究.首先研究了将三个扇形波导角向增宽从而渐变或者突变为一个同轴波导的情况,研究结果表明,两种情况下输出微波功率均大于采用传统三个独立扇形波导输出时的90%,输出模式主要是TEM模.其次研究了输出区由三个扇形输出波导分别变换为三个截面大小与之接近的矩形输出波导的可行性,研究结果表明,注入扇形波导中的TE₁₁模式几乎全部转换为矩形波导中的TE₁₀模式.实际应用时,可根据需要选择上述输出模式转换结构.     

光通信中的玻璃无源器件的制备与研究

本文报道了以高质量的BK7光学玻璃为衬底,通过稀释Ag+-Na+离子交换技术,制备出低损耗的表面条波导,并用近场法测量出条波导的模场分布曲线。给出光纤与波导耦合的失配损耗为0.54dB,条波导传输损耗为0.21dB/cm.以及在此工作基础上,成功地研制了适用于大容量相于光通信系统的1×2和1×4单模波导分束器。     

Planar waveguides in neodymium-doped calcium niobium gallium garnet crystals produced by proton implantation

In this work, the fabrication and optical properties of a planar waveguide in a neodymium-doped calcium niobium gallium garnet(Nd:CNGG) crystal are reported. The waveguide is produced by proton(H~+) implantation at 480 ke V and a fluence of 1.0×10~(17) ions/cm~2. The prism-coupling measurement is performed to obtain the dark mode of the waveguide at a wavelength of 632.8nm. The reflectivity calculation method(RCM) is used to reconstruct the refractive index profile. The finite-difference beam propagation method(FD-BPM) is employed to calculate the guided mode profile of the waveguide.The stopping and range of ions in matter 2010(SRIM 2010) code is used to simulate the damage profile induced by the ion implantation. The experimental and theoretical results indicate that the waveguide can confine the light propagation.     

阵列波导光栅波分复用/解复用器光谱响应效率的理论模型

基于单模光波导的本征模场分布,瑞利－索末菲衍射积分公式和天线原理的互易定理,给出耦合器中两个非接触平面光波导耦合特性的描述.基此,根据等光程差不等振幅多光束干涉的光场叠加原理,推导出新颖的阵列波导光栅波分复用/解复用器的光谱响应效率的解析函数表达式,这些表达式可为快速精确分析阵列波导光栅波分复用/解复用器的特性提供理论基础.同时,介绍了一个计算阵列波导光栅波分复用/解复用器特性的例子,给出其光谱响应度和信号通道串扰.     

Plasmonically induced reflection in metal-insulator-metal waveguides with two silver baffles coupled square ring resonator

A plasmonic waveguide coupled system that is composed of a square ring cavity and a metal–insulator–metal(MIM)waveguide with two silver baffles is proposed. The transmission and reflection properties of the proposed plasmonic system are investigated numerically using the finite element method. The normalized H_z field distributions are calculated to analyze the transmission mode in the plasmonic system. The extreme destructive interference between light mode and dark mode causes plasmonically induced reflection(PIR) window in the transmission spectrum. The PIR window is fitted using the coupled mode theory. The analytical result agrees with the simulation result approximately. In addition, the PIR window can be controlled by adjusting structural parameters and filling different dielectric into the MIM waveguide and the square ring cavity. The results provide a new approach to designing plasmonic devices.     

介质镀膜空芯光纤在THz频段的传输特性

 理论分析了介质镀膜空芯光纤在THz频段的传输特性,得出了该光纤的特征方程及模式分布。利用射线光学原理计算了介质膜材料为聚酰亚胺、介质膜厚度为0.05 mm的光纤的衰减常数随介质膜内直径的变化情况。得出其主模在THz频段的衰减常数小于1 dB/m,该值远小于相同内径的金属圆波导在这一频段的衰减常数。模拟计算了介质膜厚度为0.05 mm、内径为1 mm,金属膜内径为1.05 mm的介质镀膜空芯光纤在0~1 THz的S参数,模拟结果显示该光纤在THz频段有很宽的通带,且在通带内衰减常数小于0.5 dB/m,可用于THz频段电磁波远距离传输。