基于微流控技术的新型可调光衰减器

基于微流控技术提出了一种新型可调光衰减器核心芯片结构,利用微流体和可压缩空气实现光衰减的可控调节,并基于此核心芯片设计了两种应用不同驱动技术的微流控光衰减器。通过高斯光束传播理论、亥姆霍兹方程、光场耦合理论与Mathematics软件分析了光衰减器内部光场分布特性,考虑了流体端面衍射影响,给出了流体端面位置与衰减量的关系及响应时间等性能参数。理论表明基于微流控技术的可调光衰减器衰减范围大于50dB,系统响应时间约为0.01s,具有衰减范围大、响应快、插入损耗小、回波损耗大的优点。所提出的光衰减器为寻求小体积、高性能、易集成、灵活可调的新型光通讯器件提供了新的思路。     

光纤型热光可调光衰减器的设计及其衰减分析

提出了一种基于热光调节的可调光衰减器结构。该衰减器通过腐蚀光纤包层到一定厚度和长度后,在表面涂覆较大热光系数的聚合物材料得到。从模场变化角度分析了传输光束的衰减与涂覆材料折射率的关系,并从实验上测试了使用不同涂覆材料时的衰减。理论分析与实验结果均表明在涂覆材料折射率略大于原光纤包层材料折射率时,涂覆材料折射率微小的变化将引起传播光束衰减的大幅度变化,并且光纤被腐蚀的长度越长或包层材料剩余厚度越小,衰减越大。因此,由热光系数大、折射率略大于光纤包层的聚合物材料所组成的可调光纤衰减器,具有衰减调节范围大且功耗小、插入损耗小、成本低、低偏振特性、易于与其它光纤器件耦合或集成等特点。     

位错型微机械可变光衰减器的研究

介绍了一种基于微机械技术实现的可变光衰减器,通过微电磁驱动器改变输入输出光纤之间的径向偏移量来调整衰减量。基于波导传输理论分析确定了器件的结构参量,并通过集成电路微细加工工艺实现了器件的制作和封装。测试结果表明,该可变光衰减器的插入损耗小于1dB,动态范围约35dB,工作电压小于5V,偏振相关损耗小于0.1dB,体积为20mm×15mm×8mm,有望为全光网提供一种低成本,高性能的光通信器件。     

氮氧化硅/聚合物混合集成低功耗可变光衰减器

利用具有相反热光特性的氮氧化硅与聚合物材料,采用混合集成波导结构设计了一种低功耗S型可变光衰减器.该衰减器以聚合物为芯层材料,氮氧化硅为包层材料,在弯曲波导上方制作加热电极从而通过热光效应来实现可调谐的衰减功能.理论分析表明,对于1.55μm的工作波长,衰减器实现50dB的衰减仅需要3.6mW的功率.实验结果可实现0~40dB的衰减范围,相应的最大温度变化为70.4℃,器件插入损耗为5.4dB.     

S弯曲聚合物热光型可变衰减器的特性

提出一种热光聚合物可变光衰减器(VOA)的设计分析,利用S弯曲的波导提高衰减效率,BPM法模拟中验证其衰减动态范围可达60 dB,实现60 dB的衰减计算功耗为60 mW,附加弯曲损耗小于0.3 dB.并且具有很好的极化独立性,串扰低,尺寸小,易于集成.     

全光增益控制高功率光纤放大器

采用一种简单的双光栅级联结构,通过不同波长的两束控制激光进行增益控制;同时采用两级放大结构,实现全光增益控制光纤放大器高增益和高功率输出。当可调光衰减器功率衰减量分别为33.2dB和3.8dB,输入光功率在-5.1dBm～2.0dBm范围变化时,增益控制光纤放大器的最大输出功率为1.55 W,平均增益和噪声系数分别约为30.3dB和6.4dB,增益漂移小于0.27dB。同时,改变环形腔损耗得到不同的增益,在增益漂移允许范围内(小于0.3dB),增益钳制范围为24.5dB～31.3dB。另外,在双信道情况下,当剩余信道功率为0.74mW和1.57mW时,其增益漂移范围分别小于0.08dB和0.16dB。     

硅微机械F-腔可变衰减器光学特性分析

一种新型的硅微机械F P腔可变衰减器 ,具有体积小、插入损耗低、调节精度高等优点 ,介绍了其基本结构、基本原理。分析了F P腔两个反射镜的光学特性对F P腔性能的影响 ,包括两反射镜反射率对插入损耗、最大衰减量、工作范围的影响 ,以及F P腔腔长与衰减量之间的关系 ,分析了这种衰减器的带宽响应。衰减器体积只有 2 0 0× 2 0 0× 30 0 μm左右 ,插入损耗小于 2dB ,最大衰减量为 44dB左右。     

可调光衰减器的光衰减量线性补偿

设计制成一种数字化电磁驱动微机械MOEMS可调光衰减器.与传统可调光衰减器相比,该器件不仅可实现光衰减量数字化电控调节,并且可通过器件结构的优化设计,对光衰减量的非线性进行补偿,最终得到线性衰减.器件性能测试表明,插入损耗IL＜0.3 dB,偏振相关损耗PDL＜0.1 dB,波长相关损耗WDL＜0.2 dB,衰减范围0～40 dB,回波损耗RL＞50 dB.     

基于三波导耦合的聚合物电光可调光衰减器

可调光衰减器(VOA)是密集波分复用(DWDM)网络中的重要器件之一,它的一个重要应用是实现多通道间的功率均衡。提出了一种基于三波导耦合结构的聚合物电光可调光衰减器的设计方案,即利用两个旁侧波导耦合掉主通道波导中的光,从而达到衰减的目的。并运用束传播法(BPM)对该器件进行了相关性能的模拟、分析及优化,使得该结构衰减达到60 dB,驱动电压为11.3 V,插入损耗为0.48 dB。该结构有效的降低了驱动电压,并使该结构的高衰减可调光衰减器得以实现。     

新型高性能光控高温超导微波可变衰减器研制

 提出了一种用于高温超导系统的新型星载光控高温超导微波可变衰减器，详细介绍了设计过程，并针对测试结果进行了分析。该衰减器的实质是利用液氮温区高温超导薄膜极低的微波表面电阻和卓越的激光响应特性，实现优良的衰减功能。在器件结构的设计上引入过渡材料和透明有机材料以保证器件良好的接地性能以及激光光束的对准。主要结论如下：光控高温超导微波可变衰减器在液氮温区工作，电路尺寸为12 mm×8 mm×0.5 mm，可单独使用也可集成于高温超导系统中，可大幅减小系统的体积与质量；高温超导衰减器的插损小于0.2 dB，比常规衰减器低1个量级；高温超导衰减器的可变衰减步进值小于0.01 dB，比常规衰减器低1～2个量级。根据激光功率大小对衰减器插损变化特性的影响，该衰减器也可以实现步进式调谐。     

光纤直接耦合微加工型可调光衰减器

设计研制了一种新型小体积, 低成本的光纤直接耦合微加工型可调光衰减器. 该器件采用电磁微线圈驱动柔性框架上的活动光纤微位移实现信号功率衰减变化, 驱动电压为0~8 V, 工作范围0~65 dB, 动态时间响应小于2.3 ms. 器件构造工艺主要使用了CNC高精度雕刻和激光点焊封装技术. 利用有限元单元法进行器件理论分析, 并报告了其测试性能.     

基于内反射效应的可变光学衰减器

提出一种基于内反射原理的可变光学衰减器，这种利用一加长的棱镜和涂于棱镜上下两底面的SiO2薄膜的简单结构，使随入射角变化的反射光实现弱偏振相关和大动态范围的衰减。     

极微弱脉冲光强度稳定控制技术

实际测量输出光强度随时间变化的随机过程是一个慢过程.将光衰减过程分为固定衰减和可变衰减两部分,设计制作了一种实时监控系统,通过调节自动反馈控制可变衰减器,使得末端固定衰减器的输出脉冲中,单光子脉冲出现的概率等于17.6%,多光子脉冲出现的概率低于2%,保持平均光子输出速率波动不大于0.1%,为量子密码术提供了稳定的准单光子源.     

增益半导体光放大器的特性

为满足半导体光放大器（SOA）在光纤到户FTTH系统接入网中的广泛应用,提出了基于光纤光栅外腔反馈型GC-SOA结构的全光增益机制,窄线宽激光光源经可变衰减器、隔离器和光纤光栅注入到SOA中,SOA的输出光经隔离器和光纤光栅送至光谱分析仪,通过光纤光栅反馈输入SOA形成钳制激光。对GC-SOA的阈值特性、增益特性及开关特性进行分析,结果表明:当注入电流小于GC-SOA的阈值电流时,增益随注入电流的增加而增加;当注入电流大于GC-SOA的阈值电流后,其增益不再随注入电流的变化而变化,实现了SOA的增益稳定,使SOA的饱和输出功率得到了提高。     

侧边抛磨光纤波导传输特性的理论分析

在建立侧边抛磨光纤D型光纤边界条件的基础上,用三维有限差分光束传输法计算和分析了侧边抛磨光纤器件的光功率衰减随光纤的侧边抛磨长度、光纤侧边抛磨后剩余包层的厚度、以及填充聚合物材料折射率三个参量变化的特性.结果表明,侧边抛磨光纤器件的光功率衰减随着抛磨长度的增加而增大;当抛磨长度等于9 mm时,光功率衰减随着剩余包层厚度的增大而单调递减.而当抛磨长度大于9 mm时,剩余包层厚度小于3 μm的范围内,光衰减随着剩余包层厚度的增加出现振荡;当聚合物折射率与纤芯折射率相同时,光功率衰减最大.     

基于电润湿微棱镜技术的可调光衰减器特性分析

利用电控改变固液界面湿润角的电润湿微棱镜(EMPs)技术以及双自聚焦透镜组合设计了一类新颖的可调光衰减器,并对该衰减器的衰减性能进行了原理分析和实验测量.理论分析和实验结果表明其具有良好的光衰减控制效应,在不大的电压变化范围(例如135—139V)内即可实现2—60dB的光衰减范围.该器件构思新颖,具有结构简单、容易制作的优点,经过优化后将会在光通信领域得到广泛的应用.缺点是工作电压偏高,需要进一步筛选出介电系数高的物质来作为介电绝缘层材料,以便降低工作电压,达到实际可以使用的目的. 关键词： 微流控光学 电湿效应 可调光衰减器 电润湿微棱镜     

一种闭环控制的错位型MEMS可调光衰减器

针对一种错位型MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)可调光衰减器,基于输入输出光纤间模场的交叠积分,数值分析了径向偏差和轴向间隙同时存在的情况下,光功率衰减量与错位量和波长的关系.演示了利用闭环反馈控制系统提高器件响应线性度的显著效果.研制出样机并测量得到器件的响应时间(约1.5 ms),动态范围(约35 dB),波长相关损耗(<0.4 dB),偏振相关损耗(<0.1 dB)等关键性能参量.     

输出功率稳定的二级喇曼光纤激光器特性

提出一种输出功率稳定的二级喇曼光纤激光器,从理论分析角度探讨了它的特性.结果表明：由于在抽运光的二级斯托克斯光频附近的自发辐射光的钳制作用,激光器的一级和二级输出功率几乎都不受抽运功率波动的影响,从而降低了抽运光低频相对强度噪音转移|激光器输出的一级和二级斯托克斯光功率都很稳定,并且通过调节激光器结构中的可变衰减器,可以有效控制一级、二级激光的输出功率以及它们的比值.这些特性表明该喇曼光纤激光器很适合于作为喇曼光纤放大器的抽运源.     

输出功率稳定的二级喇曼光纤激光器特性

提出一种输出功率稳定的二级喇曼光纤激光器,从理论分析角度探讨了它的特性.结果表明:由于在抽运光的二级斯托克斯光频附近的自发辐射光的钳制作用,激光器的一级和二级输出功率几乎都不受抽运功率波动的影响,从而降低了抽运光低频相对强度噪音转移;激光器输出的一级和二级斯托克斯光功率都很稳定,并且通过调节激光器结构中的可变衰减器,可以有效控制一级、二级激光的输出功率以及它们的比值.这些特性表明该喇曼光纤激光器很适合于作为喇曼光纤放大器的抽运源.     

大口径线性连续衰减器技术的研究

讨论了用于标定激光测距机测程所必须用到的连续衰减器的设计、制作与标定中的几个关键技术问题。研究了大口径线性连续衰减器为实现0 2～10dB线性连续可变的透过率控制技术。分析了连续衰减值的正交多项式曲面拟和差值算法。给出了实用化的标定结果。