基于非对称圆弧Y分叉单元的多模光功率分配器结构设计

采用光束传播法(BPM)获取一种全新的基于非对称Y分光单元的多模光功率分配器设计.针对光能量在多模传输波导中分布不均的特点,引入了基于圆弧结构的非对称结构,从而实现了对波导中能量的平均分配.通过对各设计参数与输出功率的关联分析,导出了一系列同多模功率分配器结构相关的公式.以此为基础确定了分别对应于62.5 μm,120...     

光功率分配器

介绍了光功率分配器的结构、整体形状、技术指标要求,以及近年来发展起来的新型光功率分配器。对光功率分配器的关键技术———离子交换法制作光功率分配进行了详细的分析。结果表明,生产玻璃波导光功率分配器的设备和工艺相对其它方法(如LiNbO3光刻蚀法)要简单,一次性的固定投入较少,是生产光功率分配器的理想选择。     

基于二维光子晶体点缺陷可调谐光功率分配器

在二维矩形阵列结构硅光子晶体中去除中间一排硅柱形成线波导,在线波导右侧引入点缺陷。利用时域有限差分法(FDTD)模拟仿真以及数值分析研究线波导中光耦合特性,计算出两个通道的分光比,发现改变光子晶体的温度可以明显改变这两个通道的光功率比。基于此结构,提出了一种新的光功率分配器,可以获得大范围的光功率比值,从1∶1～90∶1都可以通过改变光子晶体的温度来实现,并且当温度从0℃～200℃就可以实现这一功能,最后设计了一款三通道可调谐光功率分配器,通过调节两个点缺陷区域内温度来实现光功率的分配。     

基于软光刻的多层光互连垂直耦合结构

设计并试制了一种新型垂直耦合光互连线路结构,可用于高速计算机内部等垂直堆叠的多层连通光互连的芯片间光信息通讯。其结构简单,且具有较小的连接损耗(可低至0.05dB)。对四种不同的典型波导截面(分别为30μm×30μm,50μm×50μm,100μm×100μm,200μm×200μm),利用蒙特卡罗多光线追迹分析法对跨越1~6层的垂直耦合结构进行了性能分析,发现当该结构的跨越高度与横向跨越距离的比值约为0.128时,可实现较理想的低损耗(低于1dB)光传输。采用软光刻的方法制备了实验多层光互连线路,其性能测试与理论结果基本相符。     

激光直写非对称多模高聚物光功率分配器

设计并制作了一种基于激光直写工艺的多模高聚物1×8光功率分配器。该器件采用了独特的次级非对称结构实现了光功率在各个输出端口的均匀分配。借助紫外激光直写的方式,配合高精度平移台实现了器件的加工,并将整个分配器的制作过程控制在5 min以内,从而在加工周期上颇具优势。对所得的分配器进行了性能测试,实验结果表明,端口输出光功率最大均匀度差异小于4%,证明了器件具有较为理想的分光性能。提出的激光直写法结构加工无需掩模或离子蚀刻等复杂加工手段,有助于大幅度提高制造效率并能够有效地控制器件性能。     

基于软光刻的片间光学互连线路

设计并试制了由软光刻法转印,可敷设在印刷电路板上用于芯片间互连的光学互连线路。提出了一种新颖的端口耦合结构,并发现在耦合适配段长度与接收窗口的长度比值为12∶1时耦合效率最佳,且该耦合结构有效降低了对安装精度的要求;分析了该光学互连线路在交叉布线时的基本准则,获得对于不同横截面矩形波导结构在交叉布线时呈现的串扰与交叉角度的相关性,并发现在强束缚下交叉角度大于54°的交叉结构都能达到低串扰(小于-30 dB)。采用软光刻技术制作了上述高聚物波导光学互连线路元件,实验测量结果与设计数据符合较好。与传统的光刻或激光直写技术相比,软光刻转印具有制作简单,易于实现高聚物三维结构的大批量高精度复制。     

两非球面反射镜非扫描式软X射线投影光刻系统

提出了一个软Ｘ射线投影光刻，缩比为６：１，由两非球面镜构成的光学系统。该系统在波长为１３ｎｍ时，可获得Φ３０ｍｍ的平像场和优于０．１μｍ的光刻线条分辨率，其最大畸变为０．４％。     

软X射线投影光刻技术

软X射线投影光刻作为特征线宽小于0.1μm的集成电路制造技术,倍受日美两个集成电路制造设备生产大国重视。近年来,在软X射线投影光刻用无污染激光等离子光源、高分辨率大视场投影光学系统、无应力光学装调工艺、深亚纳米级镜面加工和多层膜制备、低缺陷反射式掩模、表面成像光刻胶、精密扫描机构等关键技术均取得了突破。     

任意分配比的微波功率分配器

圆波导中TE11模式波的电场在波导壁上随角度按正弦(或余弦)变化.如果在其侧壁上沿径向接两根互相垂直的波导,波导绕轴转动时两根波导中所分配的功率将随旋转角度而变化.这样就可以设计出任意分配比的微波功率分配器.通过HFSS的模拟计算完成了该功分器的设计,同时设计了一个新型的圆波导TE11模式转换器.     

激光等离子体软X射线接近式光刻术初步研究

描述了用高功率脉冲激光打靶产生的等离子体作为软Ｘ射线源而进行的接近式软Ｘ射线光刻研究，采用负性辐射线光刻胶聚氯甲基苯乙烯，得到了一些新的实验结果。     

一种新型多模干涉分束器的设计模拟

相比于传统的1×N对称型多模干涉(MMI)分束器,提出了一种新型埋入式弱限制光波导分束器件,它的干涉区及输入输出波导采用倒锥形式.以1×4的对称型MMI分束器为例,在输入输出臂上各增加了倒锥形结构后,较传统设计附加损耗减小了0.02 dB,均匀性增加了0.139 dB,器件长度减小了500 μm.同时,改进后的器件具有优越的偏振相关性及容差性.器件采用掺氟型聚合物材料进行优化设计,通过在合理范围内偏离输出波导位置,使输出光强达到最大值.     

基于深刻蚀SiO2脊型波导的紧凑型多模干涉功分器

采用深刻蚀SiO2脊型波导,利用其弯曲半径小的优点,设计了一种紧凑型1×2多模干涉功分器.在输入/输出波导与多模干涉区域之间引入了逆向锥形波导,有效地减小了输出波导间距,从而减小了多模干涉区域宽度及其长度,进一步实现了多模干涉器件的小型化(仅为150 μm×20 μm).并采用三维束传播方法对多模干涉区域及输入/输出波导中的光场传输进行了模拟仿真,得到了一组最优参量设计值,从而实现其结构优化.     

基于光子晶体的双波长太赫兹波功分器研究

太赫兹波技术和光子晶体技术相结合为设计太赫兹波功能器件提供了新的思路和方法.本文提出了一种基于二维光子晶体的双波长太赫兹波功分器.在光子晶体中引入由三个相互平行的单模波导形成的定向耦合型分束器和Y型结构的1×2型分束器,同时,在Y型结构的分支处分别引入两个介质柱.利用平面波展开法和定向耦合原理计算了在不同入射波频率下,耦合波导的耦合长度,并采用时域有限差分法对功分器的传输特性进行了模拟仿真分析.结果表明,在频率f1=1.0THz时,实现了端口1和端口2的能量均分输出;在频率f2=0.893THz时,通过非对称改变两个介质柱的折射率,可以实现端口3和端口4输出能量的自由分配.     

特种非对称低损耗1×5光分路器

设计和优化了一种新型低损耗、低偏振的基于二氧化硅的特种非对称1×5光分路器.在设计Y分支结构时,输入端采用缓变展宽波导结构和直波导过渡波导相结合的结构,此结构可以使输入光场缓慢展宽,进行分束前的准备,大大减小分支结构的辐射损耗和模式转换损耗.非对称1×5光分路器第一个端口输出功率占50%,第二至五端口输出功率占50%.利用三维光束传播法模拟和优化了特种非对称1×5光分路器,模拟结果表明,该结构具有均匀性好、器件尺寸小、低损耗和低偏振等优点,1×5光分路器在1 250~1 650 nm波长范围内,第一个输出端口附加损耗小于0.07 dB,均匀性小于0.023 dB,偏振相关损耗小于0.009 dB,第二到五端口附加损耗小于0.45 dB,均匀性小于0.41 dB,偏振相关损耗小于0.06 dB.     

多模干涉型GaAs光功分器的研制

采用导模传输分析法设计了多模干涉型１×４ 光功分器。根据所确定的器件结构参数, 结合器件设计和制作过程中可能遇到的因素, 详细分析了器件中自映像效应多模波导的宽度和长度、波导的折射率等结构参数对器件性能的影响。进行了多模干涉型 Ｇａ Ａｓ １×４ 光功分器的制作和测试。测试结果表明, 所研制的器件实现了１×４ 光功分器功能。针对实验过程和测试结果中遇到的问题进行了讨论, 并提出了进一步完善器件性能的方法。     

偏心激励聚合物光纤横截面的光功率分布

研究了偏心激励多模聚合物光纤横截面的光功率分布。用光线追迹法计算了不同的激励源偏心距离和光纤长度时,光纤出射端横截面的光功率分布,并用二维CMOS图像探测器阵列进行了测量。数值计算和实验测量的结果均表明随着激励源偏心距的增加,光功率分布由光纤轴心向外偏移并形成环状;光功率分布在圆周方向的均匀性随着光纤长度的增加而趋于均匀。对中心激励的弯曲光纤光功率分布的测量结果表明,当弯曲曲率半径远大于临界曲率半径时,光功率分布无显著展宽,光功率分布随曲率半径的减小而向曲率外侧偏移;当光纤弯曲半径接近于临界曲率半径时,光功率分布显著展宽。     

光子晶体定向耦合三波长功分器

以二维三角晶格光子晶体为研究对象,在该光子晶体中引入两行以一行耦合介质柱为间距的平行单模线缺陷波导.通过分析和研究光子晶体波导耦合结构的耦合和解耦合特性,发现在不同频率下耦合波导的耦合长度不同.利用平面波展开法和定向耦合原理计算了在不同入射光频率下,缺陷波导间耦合波导的耦合长度,设计了一种新型超微光子晶体波导耦合型三波长功分器,实现了归一化频率分别为0.369、0.394、0.435的光波的分束效果.采用时域有限差分法验证了该功分器具有很好的功率分配效果.本文结果有助于光子晶体新型滤波器、定向耦合器、波分复用器、偏振光分束器以及光开关等光子器件的研究.     

Design of Ultra Compact Polarization Splitter Based on the Complete Photonic Band Gap

A novel design of polarization splitter based on the complete photonic band gap has been proposed in this paper. The proposed Photonic Band Gap (PBG) polarization splitter is formed by two photonic crystal waveguides composed of dielectric rods in air in honeycomb structure for which complete photonic band gap is obtained using the plane wave expansion (PWE) method. The splitting properties (i.e. coupling length, extinction ratio and insertion loss) of PBG polarization splitter have numerically been investigated using the finite difference time domain (FDTD) method. It has been shown that polarization splitter of length as small as 32 μm can be designed at λ=1.55 μm. The proposed polarization splitter offers a large bandwidth of 120 nm.