基于长周期光栅的有机聚合物高速电光调制器

结合长周期光栅的特性和有机聚合物的优点,首次提出了一种新型的基于长周期光栅的有机聚合物高速电光调制器结构。应用多层光波导理论,分析计算了聚合物折射系数变化与长周期光栅谐振波长的关系。在此基础上进行了模拟实验,结果表明理论分析与实验基本一致。     

电光聚合物波导中的锥形结构

提出并设计了一种基于电光聚合物的锥形波导,可用于单模光纤与电光聚合物波导器件之间的连接.锥形波导中采用了宽度锥形和折射率锥形结构.宽度锥形采用劈形形状,通过宽度和折射率的缓慢变化实现模场转换.劈形形状的宽度锥形具有较小的损耗且易于制作,折射率锥形可采用灰度掩膜光刻技术制作.研究了锥形波导的传输损耗与锥形波导的长度、波导宽度和厚度、材料吸收损耗等参数的关系及其优化,分析了锥形波导中的功率传输、模场分布与模式转换效率.结果显示锥形波导的传输损耗小于0.37 dB,光纤-波导-光纤的连接损耗优于1.62 dB,对插入损耗的改善达到8.78 dB,模场转换效率达到了83.7%.     

基于LiNbO_3的长周期波导光栅可调谐耦合器的设计

设计了一种基于LiNbO_3的长周期波导光栅可调谐耦合器.该耦合器利用长周期光栅的独有特性将输入波导的导模经包层模耦合至输出波导导模.由于LiNbO_3的电光效应,波导光栅芯层与包层的有效折射率随外加电压变化,从而耦合器的谐振波长及耦合效率可由外加电压调谐.分析了光栅周期与耦合器的长度对耦合器带宽和耦合效率调谐范围的影响,以及波导尺寸对谐振波长调谐灵敏度的影响.结果表明光栅周期越短,耦合器长度越长,则耦合器的带宽越窄,耦合效率调谐范围也越大.此外,谐振波长调谐灵敏度随波导宽度的增加而减小,而波导厚度对谐振波长调谐灵敏度的影响可以忽略.对光栅周期为94μm、长度为3.52cm的耦合器进行仿真,结果表明,谐振波长灵敏度为26.2pm/V,3dB带宽可达4.5nm,当外加电压从0变化到200V时,谐振波长变化5.24nm,耦合效率可在1到0.15之间进行调谐.     

聚合物电光调制器的热稳定性研究

聚合物波导器件的稳定性是影响其实用化的一个关键问题。聚合物波导器件的热稳定性是由波导层(聚合物材料)的热稳定性决定的。采用侧链型和交联型聚氨酯材料分别制成波导电光调制器研究波导器件的热稳定性,热稳定性的判断依据是通过对聚合物调制器升温过程中测量器件的电光性能的变化。研究结果显示两种器件在常温时具有相同的电光性能,在器件升温过程中发现交联型聚氨酯调制器比侧链型聚氨酯调制器有优异的热稳定性。     

二阶非线性光学聚合物光波导与器件的现状与问题

介绍了二阶非线性光学聚合物材料及波导在电光调制方面的基本要求、优点和主要进展以及我们实验室的一些结果,文中还简单讨化了目前尚存在的问题和可能的解决途径。     

基于铌酸锂薄膜波导的电光调谐光栅辅助定向耦合器研究

提出并实验研究了一种基于铌酸锂薄膜光波导的电光调谐的光栅辅助定向耦合器。该耦合器由单模与双模脊形波导及制作于双模波导侧壁的长周期光栅构成。长周期光栅的引入补偿了单模与双模波导中基模的相位失配,可在共振波长实现两波导中基模的高效耦合。进一步地,在双模脊形波导两侧制作调谐电极实现了高速、低驱动电压的电光调谐功能。优化了器件的制作工艺,并采用单次干法刻蚀将耦合器的光栅与波导同步制作于X切铌酸锂薄膜上。测试结果表明所制作的器件在1 595.3 nm波长处实现了14.8 dB的隔离度,其电光调谐效率为0.38 nm/V(1 595.3 nm～1 599.0 nm),热光调谐效率为0.14 nm/℃（25℃～50℃）。该器件可用于实现可调谐滤波、滤模、电光调制及高灵敏度温度传感等功能。     

新型光波导阵列电光快速扫描器的光波导效应

对新型光波导阵列电光快速扫描器中的光波导效应进行了研究,分析了考虑光波导模式效应的光波导阵列电光快速扫描器的扫描特性,指出光波导模式特性主要影响新型光波导电光快速扫描器的扫描范围和效率,并研究了在应用该器件进行光束扫描时的技术要求.     

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。     

低功耗聚合物波导可调耦合器的优化设计

提出并研究了一种带隔热槽的马赫-曾德尔干涉结构聚合物波导可调耦合器.仿真分析了热光电极作用下有、无隔热槽的耦合器波导温度分布,表明设置隔热槽可以降低热光调谐所需的功耗.研究了铝电极作用下不同上包层厚度对光传输损耗的影响,确定了上包层厚度.根据隔热槽与电极之间距离对热光调谐功耗的影响,结合隔热槽对导波光模式的影响及波导制备工艺,确定了隔热槽的位置.最终设计的带隔热槽聚合物波导可调耦合器实现1～0的分束比所需功耗为2.20 mW,是无隔热槽的47.4％.     

对称推挽型有机聚合物电光波导调制器

提出了在极化有机聚合物民光波导调制器中使用局域极化结构。利用该结构，能够在电光调制器中实现完全对称的推挽操作。由于将集成光学电光调制器中用的平面电有改为使用眄结构的微带电极，并且将槽一结构用于接地电极，使器件性能发生变化。文中地反映光波与微波的相互作用强度的重叠积分进行了详细计算，并对器件性能的改变进行了比较。结果表明由于局域极化结构的使用，将大大提高器件的调制性能。     

阵列波导光栅解调的准分布式光纤光栅传感器

从理论上和实验上研究了一种操作简单、响应速度快,价格低廉和高分辨率的基于阵列波导光栅(AWG)的准分布式光纤布拉格光栅(FBG)传感器.该传感系统采用了阵列波导光栅双通道强度解调技术对光纤光栅的布拉格波长和温度进行精确的解调.实验结果表明,该系统对宽带宽光纤光栅的布拉格波长和温度解调均具有高线性度,考虑系统稳定性及光纤布拉格光栅之间的串扰影响,波长测量精度仍可达2 pm,温度测量精度优于0.2℃.     

15GHz马赫－陈德尔型Ti：LiNbO_3行波幅度电光调制器

比较了四种马赫－陈德尔调制器的结构特性，表明Ｚ切共面波导（ＣＰＷ）是最好的一种结构。用阶跃倒相电极设计了新型电光光波导幅度调制器，研制了包装式带尾光纤的有５段例相电极的马赫－陈德尔调制器。在１．５３２μｍ波长上，该器件调制带宽为１４．８ＧＨｚ，半波电压为１４Ｖ，消光比为２１．３ｄＢ，光纤－器件－光纤插入损耗７．６ｄＢ。     

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。     

基于有机聚合物的M-Z波导设计

M-Z光波导是有机聚合物电光调制器的重要结构单元.将有效折射率法与二维差分束传播法相结合,利用有效折射率法计算了聚合物脊形波导的横向折射率分布及有效折射率.由Maxwell方程出发,结合辐射透明边界条件,采用Crank-Nicholson差分格式,得出有限差分束传播法的计算格式.通过对M-Z型波导结构中TM模的传播及损...     

光纤激光器及其在传感中的应用

介绍了光纤激光器的基本结构和特点，着重介绍了光纤激光器在相位型、波长型、光强型和偏振态型传感器中的应用，指出了光纤激光器在传感中的发展趋势。     

Effect of Material Response Time on Optical Bistability in Nonlinear Distributed Feedback Gratings

The dynamic behaviors of nonlinear periodic waveguides with a finite material response time have been investigated by numerically solving both the coupled-mode equations and Debye relaxation equation. When the response time of the nonlinearity is more than the transit time through the grating, a modulational instability is sufficiently suppressed and one can obtain optical bistability. Unlike a nonlinear Fabry-Perot resonator or ring resonators, overshoot in the transmission never takes place in the case of zero detuning. However, a relaxation (or damped) oscillation always takes place in the presence of detuning. It is also found that the switch-on time depends on the material response time and the switch-off time is almost independent of it.     

4 × 4 Plastic Optical Fiber Star Coupler Incorporated with a Common Polymer Waveguide Optical Power Distribution Region

Abstract

Two types of 4 × 4 plastic optical fiber star couplers incorporated with a polymer waveguide as the optical power distributor are proposed, and their high performances are demonstrated. The characteristics of the proposed star coupler are investigated based on ray optics, and its power distribution performance is evaluated in terms of the flatness of the coupling ratio and the amount of the excess loss. Under the best conditions, the flatness of the coupling ratio and the excess loss of the fabricated device have been obtained as 2.0 dB and 2.5 dB, respectively.     

光栅周期包含的Bragg层数对Bragg型凹面衍射光栅的影响

单个衍射光栅周期所包含的Bragg周期层数是连续Bragg齿型凹面衍射光栅的主要参数之一,该参数可改变光栅齿结构,对凹面衍射光栅的分辨力.自由光谱范围及衍射效率有重要影响.本文通过理论分析与仿真模拟,对比了4种不同层数的Bragg型凹面衍射光栅的特性参数.研究结果表明:在衍射光栅尺寸不变的情况下,改变单个光栅周期包含的Bragg周期层数不会显著提高器件主衍射级次的分辨力;单个光栅周期包含的Bragg周期层数与光栅可衍射的级次数成正相关.单周期层数的Bragg凹面衍射光栅的主衍射级次效率最高,其可衍射的级次数最少,且其他衍射级次分散的能量最少;增加单个光栅周期所包含的Bragg周期层数会降低主衍射级次的自由光谱范围.该研究对于设计低插损、高分辨率、宽工作波段的波分复用器或光栅光谱仪具有重要的指导意义.     

金属覆层保偏光纤偏振器的五层波导模型及理论分析

对金属履层保偏光纤偏振器建立了五层波导变参量物理模型,设计了自适应套孔爬山法的数值计算方法求解含多层波导本征值的复超越方程,计算结果揭示了金属覆层偏光纤偏振器的物理机制,并对器件进行了优化设计,给出了实验结果。