两步离子交换玻璃光功分器的折射率分布

介绍了在用两步离子交换方法制作光功分器中，在高斯分布为初始条件下采用平均法求出非线性两步离子扩散方程的折射率分布，与实验测出的折射率分布符合得很好。该法尤其对单模光功分器求其折射率更为简单和实用。     

K+-Na+和Ag+-Na+两步离子交换技术制作玻璃基光波导研究

利用K+-Na+和Ag+-Na+两步离子交换得到掩埋型光波导.该方法抑制Ag+-Na+离子交换时产生的Ag+微粒,降低波导损耗,增加波导截面的圆对称性,从而提高光波导器件的性能.用该方法制作了1×8光功分器,其插入损耗平均为10.9 dB.     

二次多项式折射率分布平面光波导的模式

对于折射率分布为二次多项式的非对称平面光波导,求解了Helmholtz方程,推得用抛物柱函数表示的模式场分布和模方程.结果可用于处理这类波导(如银离子交换玻璃光波导等)的模耦合或有关器件的问题.     

离子交换玻璃波导1×8多模干涉光功分器的研制

利用三维有限差分光束传输法 ( 3 D-FDBPM)对渐变折射率波导中自镜象效应进行分析与模拟 ,在此基础上 ,利用 K+ -Na+ 离子交换在国产 K9光学玻璃上制作了 1× 8多模干涉( MMI)光功分器 ,测试表明 ,该器件初步实现了光均分功能 .     

利用离子交换技术制备跑道形波导谐振腔滤波器的研究

采用AgNO3和KNO3混和熔盐作为离子交换源,在K9玻璃上制备了跑道形波导谐振腔滤波器。利用ASE宽带光源和光谱仪对器件特性进行了测试,得到的该滤波器自由光谱范围为0.176nm。对比对Cr=4dB和3dB带宽δλ=0.13nm来说,耦合系数和传输损耗分别为к=0.9和α=3.2dB/cm。测试了环形腔的热光调相特性,在16℃的变化范围内实现了2π的相移。通过分析,波导材料的热光系数约为1.49×10-5/℃。该滤波器不仅可用于滤波、传感等领域,而且也可与其它波导结构相结合实现新的功能。     

干银膜离子交换玻璃平面光波导

本文采用干银膜离子交换方法,在硅酸盐玻璃表面实现Ag^ -Na^2 离子交换,形成高折射率层,制备出低损耗平面光波导,为玻璃光波导制备提供新的有效技术途径。     

基于离子交换条波导的生物溶液浓度传感研究

提出并实施了一种实验推定离子交换单模条波导折射率分布的新方法,给出扩散系数可用常量等效的离子交换条件,导出了条波导离子交换制备过程的两维扩散方程的一般解,拟合推定了离子交换条波导的折射率分布.多波长测试的折射率色散通过引入玻璃色散关系解决,样品测试中表征导模吸收损耗的传播常量虚部由KK变换确定.在此基础上,试制了光纤-条波导-光纤一体化传感器结构,验证实测了多种不同浓度的葡萄糖溶液,最低检测限为0.1 μM,实现了低浓度微量测试,验证了条波导传感机制的有效性.     

离子交换铒掺杂硅酸盐玻璃波导光放大特性

将集成光学放大器用于光纤通信系统中是人们越来越感兴趣的课题，由此导致人们寻找与此相适应的稀土掺杂玻璃材料。给出了一系列Er^3 ／Yb^3 共掺杂硅酸盐玻璃波导的制备和光谱特性的基本结果。平面和条型波导均由Ag^ -Na^ 离子交换技术制备。光谱测量显示，所有样品在1532nm都观测到了荧光发射峰．其半高谱宽为19nm。用波长为514．5nm和980nm的激光抽运，测得多数样品中Er^3 离子在亚稳态^4I13.2能级上的荧光寿命均为7ms左右。Er^3 ／Yb^3 共掺杂玻璃的上转换均低于单掺Er^3 玻璃。用250mW，波长为980nm的激光抽运3．5cm长的条形波导，在1536nm波段下得到的最大净增益是5dB，增益谱的半峰全宽是14nm。     

跑道形玻璃波导谐振腔滤波器的研制

采用Ag+-Na+离子工艺,在K9玻璃上制备了跑道形波导谐振腔滤波器.测试得到该滤波器自由光谱范围为FSR=0.177 nm,对比对为Cr＝7.5 dB.同时分析得到耦合器的耦合系数为κ=0.916,耦合器和环形腔的损耗因子分别为δ=0.55,γ=0.48.耦合器的两波导几乎相连、条波导边缘不规则和一次离子交换波导表面缺陷是造成该波导滤波器具有较大损耗的主要原因.通过改进工艺技术降低波导损耗,该滤波器可以用于光通信、传感等领域,也可与其它波导结构相结合实现新的功能.     

渐变折射率平板波导的逆分析转移矩阵方法

利用分析转移矩阵方法，可精确计算任意折射率分布光波导模式的有效折射率。在此基础上，推出了逆分析转移矩阵方法，根据实验测量的导模有效折射率来拟合光波导的折射率分布，取得了比逆WKB方法更为合理的结果。     

渐变折射率波导的BPM分析

利用BPM对MEMS波分复用系统中的渐变折射率波导的性能进行分析。详细推导了BPM的微分方程,并给出了BPM微分方程的有限差分解的形式。并根据FDBPM对已知折射率分布的径向渐变折射率波导进行数值计算分析,其结果表明,在波长为1.55μm的高斯光束垂直入射的情况下,中心折射率为1.5901,聚焦参数为0.052μm-1,并且半径为3μm的平方律渐变波导中具有快速稳定的、高传输率的高斯基模分布。     

确定离子交换平面波导折射率分布的预测-校验法

提出一种基于反WKB法与分段线性插值的最小二乘拟合方法(即预测-校验方法)来确定离子交换玻璃波导的横向折射率分布,它将反WKB法与分段线性插值所计算出的结果作为近似值(预测),然后进行最小二乘拟合(校验),并与基于反WKB的分段线性插值方法进行比较.数值计算表明,这一算法能有效地重建渐变离子交换平面波导的横向折射率分布.     

K-Na离子交换单模平面波导的制备及其表征

通过K-Na离子交换技术制备了多模玻璃平面波导.采用棱镜耦合技术测量了波导的有效折射率,用IWKB方法拟合得到K-Na离子交换波导的折射率分布符合高斯分布,由色散曲线得到单模波导的制备条件(即扩散深度范围),从而得出单模波导的离子交换时间范围,制备出单模波导,并通过求解WKB色散方程得出单模波导的表面折射率.用普通数码相机,通过对离子交换平面玻璃光波导传输线进行数字成像,根据传输线上的光强分布拟合出光强传输衰减曲线,计算出单模波导的传输损耗大约为0.4 dB/cm.     

费米折射率波导的包层吸收模谱特性和溶液浓度传感研究

采用0.004AgNO3-0.996NaNO3混合熔融盐,用离子交换技术在德国B270光学玻璃上制备了费米折射率分布渐变波导,理论分析了费米折射率分布渐变波导的包层吸收模谱特性.导波损耗测试实验验证了解析结果.在此基础上,提出了一种用于液体包层吸收损耗测试的双样品盒串连的波导回路.测试结果证实表征溶液包层吸收特征的折射率虚部与溶液浓度之间具有十分显著的线性关系,测试灵敏度与波导的模式和波导参量有关,尤其与波导层厚度有非常敏感的关联性.利用这个关系传感测试了13种不同浓度的耐晒果绿染料水溶液样品的浓度,结果显示测试值与实际配制浓度值的均方差小于0.07%.     

渐变折射率波导表面折射率的确定

单调变化的渐变折射率波导的表面折射率大于波导基模的有效折射率,因而不能用传统的m-线方法测量。利用分析转移矩阵(ATM)方法研究了渐变折射率波导中的表面等离子波,提出了一种确定波导近表面折射率的实验技术,在波导折射率分布的拟合中,得到了比传统逆WKB方法更为合理的结果。     

Numerical Analysis of Gratings with Graded Refractive Index Profile Waveguides

ＮｕｍｅｒｉｃａｌＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＧｒａｔｉｎｇｓｗｉｔｈＧｒａｄｅｄＲｅｆｒａｃｔｉｖｅＩｎｄｅｘＰｒｏｆｉｌｅＷａｖｅｇｕｉｄｅｓ￥ＣＨＥＮＣｈａｎｇｈｕａ；ＣＨＥＮＬｉａｎｇｈｕｉ；ＷＡＮＧＱｉｍｉｎｇ（ＮＩＯＥＬＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｅ...     

Numerical Analysis of Multilayer Waveguides Using Effective Refractive Index Method

With the help of the effective refractive index method we have numerically analyzed a multilayer planar waveguide structure and calculated the propagation constants, confinement factors, and transverse electric (TE) modes. A five-layer waveguide model has been provided to analyze the electro-magne tic wave propagation process. The analysis method has been applied to the 980 nm laser with active layer of GaInAs/GaInAsP strained quantum wells, GaInAsP confinement layers and GaInP cap layers. By changing the thickness of confinement layers, we obtained confinement factor as high as 95% with higher TE modes TE1 and TE2. The results are in good agreement with the experiment by A. Al-Muhanna et al. and give the new idea to enhance output power of semiconductor lasers. The analysis method can also be extended to any other slab multilayer waveguide structures, and the results are useful to the fabrication of optic-electronic devices.     

一种适用于任意折射率分布的等效折射率方法

提出了一种新的等效折射率方法,可以将光波导的两维折射率分布精确等效成一维折射率分布。从波动方程出发,通过严格的数学推导,得到了一维等效折射率分布的表达式。该等效折射率分布由二维光波导的模场分布和折射率分布决定。在此等效过程中,几乎无任何近似,因此具有比传统等效折射率方法(EIM)更高的精度,而且不受波导截止条件的限制,并适用于任意的折射率分布结构。以SOI(silicon-on-insulator)脊型光波导为例,给出新方法的一个具体等效实施过程,比较了新方法与传统等效折射率方法计算得到的等效模场分布及等效折射率,结果显示本文方法的有更高的计算精度。最后,文中给出了一个利用这种等效方法计算弯曲波导损耗的例子。新方法可以使对三维结构(截面为任意折射率分布)的模拟简化成二维模拟。