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。     

利奥型可调谐液晶电光滤波器的特性分析

根据液晶的电光效应和利奥滤波器的原理设计了利奥型液晶电光调谐滤波器，并且从理论上和实验上证明了其可行性；为了克服其在红外波段的缺点，设计了法布里-珀罗腔液晶可调谐滤波器，并且给出了理论模拟。理论模拟证明法布里-珀罗腔液晶可调谐滤波器具有调谐范围大、带宽窄的优点。     

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2.20mW,是无隔热槽的47.4%。     

Tunable wavelength filters using polymer long-period waveguide gratings based on metal-cladding directly defined technique

In this work, long-period waveguide grating-based tunable wavelength filters using organic–inorganic grafting poly(methyl methacrylate)(PMMA) materials are designed and fabricated by metal-cladding directly defined technique.The thermal stabilities and optical properties of the organic–inorganic grafting PMMA core materials are analyzed. Structures and performance parameters of the waveguide gratings and self-electrode heaters are designed and simulated. The contrast of the filter is about 15 d B and the resonant wavelength can be tuned by different electric powers applied to the metal-cladding self-electrode heaters. The temperature sensitivity is 3.5 nm/℃ and the switching time is about 1 ms. The technique is very suitable for realizing the optoelectronic integrated wavelength-division-multiplexing systems.     

基于电光聚合物的表面等离激元调制器

基于电光聚合物,提出了一种结构简单,尺寸小,效率高的表面等离激元(SPP)调制器.该调制器采用M-Z干涉仪结构的金属波导,金属周围是均匀极化后的电光聚合物,通过在金属波导两臂间加电压对聚合物折射率进行调制,折射率调制再通过M-Z干涉仪结构转化为对金属波导中SPP强度的调制. 通过求解金属波导附近的电场分布,并结合SPP场分布的特点,在理论上说明了这种结构可以通过外加电压有效地调制金属波导输出端SPP的强度,调制所需的半波电压约为2.8V. 关键词： 表面等离激元 电光调制 电光聚合物     

The characteristics of NRD waveguide gratings

The filter characteristic of NRD waveguide grating is investigated rigorously by combining network approach with mode matching theory. Numerical examples are shown and compared with experiment results.This work was supported by National Natural Science Foundation of China.     

用连续波电光检测技术进行LiNbO3定向耦合波导调制器的场分布测量

本文介绍一种新颖的无损伤检测技术——连续波电光检测技术(OWEOP)对LiNbO_3定向耦合波导调制器模拟样品内场分布进行各种测量所获得的实验结果。采取了背射和端射两种测量方式,测出了波导电极条下,电极间隙区以及电极中断区电场的分布,并对实验结果进行了讨论。     

紫外固化型聚合物高阶布拉格波导光栅滤波器

利用紫外固化材料SU-82005与热交联聚合物甲基丙烯酸甲酯一甲基丙烯酸缩水甘油酯[P（MMA—GMA）]分别作为波导芯层和包层材料,通过直接光刻技术,成功实现了厚度为5μm,宽度为9μm,光栅高度为4μm的起伏型高阶布拉格波导光栅滤波器。对光栅器件的谐振波长,光透射率等重要参数进行了模拟设计。测得制备的聚合物高阶布拉格波导光栅滤波器的谐振波长为1550．4nm,消光比为23dB,3-dB带宽为2nm。     

Single-mode rib polymer waveguides and electro-optic polymer waveguide switches

Mode-matching and effective index methods are used to analyze single-mode operation of optical rib polymer waveguides. Their single-mode waveguiding conditions are determined. Single-mode rib waveguides fabricated from guest–host polyetherketone are presented. The estimated propagation loss of straight rib-waveguides is 0.7 dB/cm at 1.55 μm. Furthermore, by using the mode field-transfer matrix method, 2×2 and 4×4 polymer Mach–Zehnder interference switch operating at 1.55 μm wavelength has been designed based on optical multi-mode interference.     

Modeling of waveguide UV-induced Bragg gratings with arbitrary apodization function: Tools for designing high-performance related devices

We present a semi-analytical modeling suitable for the investigation of the spectral characteristics of UV-waveguide Bragg gratings (UV-WBGs) having arbitrary apodization function and extending both in the film layer and in the overlayer. The modeling is based on a proper combination of coupled mode theory and transfer matrix formalism and provides a powerful tool for designing and simulation of complex UV-grating based structures. The results of a detailed investigation of UV-WBGs in doped silica based channel optical waveguides are presented and critical issues for upgrading the performances of related device are discussed. Validation of the modeling is provided by means of an extensive comparison between theoretical and experimental results relevant to UV-WBGs realized in phosphorous (P)- and boron (B)-doped silica based waveguides.     

感应耦合等离子体刻蚀在聚合物光波导制作中的应用

提出了利用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术提高聚合物光波导器件性能的方法,介绍了ICP刻蚀技术的原理和优点。选取聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸环氧丙酯(P(MMA-GMA))作为波导材料,采用氧气作为刻蚀气体,研究了ICP参数变化对刻蚀效果的影响。介绍了倒脊形光波导的制备过程,采用改变单一工艺参数的方法,分析了刻蚀效果随时间、功率、压强、气体流量等参数的变化,对参数优化后刻蚀得到的凹槽和平板结构进行了表征。实验结果表明:在天线射频功率为300 W,偏置射频功率为30 W,气体压强为0.5 Pa,氧气流速为50 cm³/min的条件下,可获得侧壁陡直、底面平整的P(MMA-GMA)凹槽结构。