偏振无关的楔型光隔离器插入损耗与反向隔离度分析

在高斯光束传输理论基础上，推导出求解偏振无关楔型光隔离器插入损耗与反向隔离度的数学解析表达式；得出了采用不同材料隔离器的插入损耗，反向隔离度与双折射晶体倾斜角度及双折射晶体和旋转晶体间距的关系曲线，分析了影响光隔离器插入损耗，反向隔离度的因素，实际测量结果与理论分析相吻合。     

双尾纤式多功能光隔离器研究

提出并成功研制了一种具有功能复用的新型的多功能光隔离器结构, 对其进行了传输特性性能理论分析, 分析表明, 该器件具有与单尾纤光隔离器相同的低插入损耗, 高隔离度等特性, 实验结果显示,所设计的1550 nm双通道多功能光隔离器插入损耗分别为0.28 dB和0.11 dB, 隔离度分别为55 dB和54 dB, 达到了隔离器需要满足的标准, 性能良好, 同时具有成倍降低器件制造成本的效用.     

与偏振无关光隔离器的插入损耗和隔离度的理论分析与实验研究

在理论上用琼斯矩阵法得到了与偏振无关的Walk－off型光隔离器的插入损耗及反向隔离度的表达式，讨论了偏振分束器、法拉第旋转器、1／2波片的参数对其性能的影响。作者设计制作的光隔离器光纤到光纤的插入损耗为1.46dB，隔离度为34．2dB，外型尺寸为13×10×46mm3。     

高功率光隔离器永磁系统的理论研究与优化

基于阵列永磁体的特点以及光隔离器对磁场的需求设计了两种适用于高功率隔离器的永磁系统,分析了其磁场分布、磁场非均匀性对隔离度的影响,研究了磁体装配误差对磁场的影响。研究结果表明：通过引入斜向磁化永磁体,选择合适的磁化角度和磁体长度,可以提高永磁体的磁场强度,大幅度减小旋转器所需磁光晶体长度;受磁场非均匀性影响的隔离度与磁光晶体的孔径、长度以及入射激光的光斑半径有关,当晶体长度一定时,减小晶体半径和入射光的半径可以显著提高隔离度。在入射光半径为1.5 mm、磁光晶体半径5 mm时,对应的隔离度分别为105.8 dB和45.4 dB。     

高功率脉冲光隔离器非线性及热效应分析

从理论上分析了脉冲情况下,磁光晶体横向温度梯度引起的光弹效应、消光比以及克尔效应对光隔离器隔离度的影响,并与连续入射情况进行了对比。结果表明:在平均功率相同的情况下,脉冲光束入射比连续光束入射情况隔离度更低;当平均功率较小时,消光比对隔离度的影响较大;当平均功率较大时,消光比对隔离度的影响有限,主要表现出光弹效应对隔离度的影响;当峰值功率密度较大时,克尔效应将显著降低隔离度,并且峰值功率密度越大,对隔离度的降低程度越大。     

高功率脉冲光隔离器非线性及热效应分析

从理论上分析了脉冲情况下,磁光晶体横向温度梯度引起的光弹效应、消光比以及克尔效应对光隔离器隔离度的影响,并与连续入射情况进行了对比。结果表明：在平均功率相同的情况下,脉冲光束入射比连续光束入射情况隔离度更低;当平均功率较小时,消光比对隔离度的影响较大;当平均功率较大时,消光比对隔离度的影响有限,主要表现出光弹效应对隔离度的影响;当峰值功率密度较大时,克尔效应将显著降低隔离度,并且峰值功率密度越大,对隔离度的降低程度越大。     

大口径永磁体法拉第旋光器

报道了一种通光孔径40mm的永磁体大口径法拉第旋光器,其外型尺寸为154mm×154mm×240mm,重量约为30kg.测量结果表明在法拉第旋光器的有效通光面内,光偏振面旋转角的径向分布均匀性优于±3°.提出了通过改变通光面中心处的预置光旋转角来改善法拉第光隔离器的积分透过率及积分光隔离度,并给出了光隔离器积分透过率及积分隔离度与对称中心预置角的关系曲线.     

高功率光隔离器永磁系统的理论研究与优化

基于Halbach阵列永磁体的特点以及光隔离器对磁场的需求,设计了两种适用于高功率隔离器的永磁系统,分析了其磁场分布、磁场非均匀性对隔离度的影响,研究了磁体装配误差对磁场的影响。研究结果表明:通过引入斜向磁化永磁体,选择合适的磁化角度和磁体长度,可以提高永磁体的磁场强度,大幅度减小旋转器所需磁光晶体长度;受磁场非均匀性影响的隔离度与磁光晶体的孔径、长度以及入射激光的光斑半径有关,当晶体长度一定时,减小晶体半径和入射光的半径可以显著提高隔离度。在入射光半径为1.5mm、磁光晶体半径5mm时,对应的隔离度分别为105.8dB和45.4dB。     

基于TE-TM模变换的新型相位自补偿磁光隔离器

讨论了由45°非互易模变换器与45°互易模变换器构成波导型光隔离器时两者之间须满足的条件,并由此设计了一种新型的相位自补偿磁光隔离器. 利用全矢量有限差分光束传输法对隔离器进行仿真,得到了插入损耗为-12dB,隔离度为-34dB的结果. 关键词： 集成光学 磁光隔离器 非互易模变换器 互易模变换器     

双级光隔离器理论及装配误差分析

传统双级光隔离器45°装配无法达到隔离度最优化问题。从双级光隔离器的光学结构和工作原理入手,分析了双级光隔离器的插入损耗、反向隔离度,以及偏振相关损耗,使用MATLAB定量分析了双级隔离器装配存在偏转角度误差时的插入损耗和反向隔离度,为双级隔离器装配的最佳化提供了理论上应保证44°装配这一可行的保障方法。     

星间激光通信终端光学天线的隔离度

为满足星间激光通信对高隔离水平光学天线的要求,实现对光学天线隔离度的仿真分析和优化,提出了一种将红外系统冷反射的特征控制量YNI值作为衡量光学元件表面后向反射能量强度,并控制光学天线优化以提高隔离度水平的方法。在Light Tools软件中为某激光通信终端的卡塞格林天线创建了实体模型,通过仿真分析得出了各元件表面的后向反射率。在ZEMAX软件中以增大各元件表面的YNI值为目标优化天线结构。对比优化前后的结果,系统的后向反射率从3.068 8×10~(-4)减小到1.075 5×10~(-5),隔离度从-35.13 d B减小到-49.68 d B。优化后的卡塞格林天线具备较高的隔离度水平,可用于星间激光通信。     

车载光学平台双层隔振系统设计与试验研究

分析了冲击、振动对车载精密光学系统的影响,指出了光学平台的变形和振动是影响车载精密光学系统精度和稳定性的主要因素,提出了车载光学平台双层隔振系统的设计方案。采用ANSYS有限元方法分析了光学平台隔振系统的振动模态和减振比,完成了车载状况下的光学平台振动测试。分析与测试结果表明,车载光学平台的双层隔振结构具有良好的稳定性,且对环境强振动有很好的衰减作用。该双层隔振技术方案及其分析测试方法,对于各种车载精密光学系统和设备具有重要的工程应用价值。     

InGaAsP/InP evanescent mode waveguide optical isolators and their application to InGaAsP/InP/Si hybrid evanescent optical isolators

We theoretically investigated InGaAsP/InP evanescent mode waveguide optical isolators and proposed their application to InGaAsP/InP/Si hybrid evanescent optical isolators. InGaAsP/InP evanescent optical isolators are composed of semiconductor optical amplifier (SOA) waveguides having InGaAsP multiple quantum well (MQW) active layer and upper InGaAsP waveguide layer with ferromagnetic layer. Optical isolation is obtained for evanescent optical mode in the InGaAsP waveguide layer. InGaAsP/InP/Si hybrid evanescent optical isolators are theoretically proposed based on the idea of InGaAsP/InP evanescent optical isolators. InGaAsP/InP/Si hybrid evanescent optical isolators are composed of ferromagnetic metal loaded silicon evanescent waveguides with wafer-bonded InGaAsP/InP optical gain material. The optical isolation and propagation loss are discussed with the structure of silicon evanescent waveguides, and optical isolation of 8.0 dB/mm was estimated. The concept of semiconductor evanescent mode optical isolators is feasible with InP based photonic integrated circuits and advanced silicon photonics.     

Isolation of Integrated Optical Acousto-Optic Switch

Isolation of a new structured acousto-optic switch based on an integrated optical polarization-independent quasi- collinear acousto-optic tunable filter is studied in detail. The factors that influence the isolation of the optical switch are analysed, the expressions of the isolation are educed, and the isolation of the device is measured in experiment. It is found that the isolation mainly depends on the TE/TM mode intensity ratio, the mode-splitter extinction rate, and the conversion efficiency.     

光学移相干涉仪抗振系统的鲁棒控制系统仿真分析

将被动抗振和主动抗振相结合的混合控制技术应用于解决光学移相干涉仪抗振系统的不确定性问题,其中主动抗振采用鲁棒控制策略.该方法克服了由模型和干扰所引起的不确定性,使得控制系统能够有效地抑制抗振模型的不确定性和外部振动的干扰.仿真结果表明,该方法使光学移相干涉仪在振动的干扰下具有较好的鲁棒稳定性和控制准确度.     

二元微透镜阵列在密集多载波波分复用器中的应用

介绍了采用位相平衡设计法设计优化的二元微透镜阵列，并应用于工作波长为１．５３６￣１．５６４μｍ，通信间隔４ｎｍ的８通道光栅型密集波分复用器。设计并计算了二元微透镜各单元的位相结构和接收光纤端面上的衍射远场分布，最后讨论了当采用单模和多模接收光纤时，二元微透镜阵列部分引入的损耗及其在多模接收光纤中激起的基模比例。     

1.3μm光学环行器正向损耗及反向隔离比的理论及实验研究

在理论及实验上分析了影响光环行器插入损耗及反向隔离比的因素,讨论了环行器中起、检偏镜参数对其性能的影响.结果表明,起、检偏镜的各组参数存在最佳选择,以保证环行器具有低插损、高隔离比及与偏振无关的特性.作者研制的环行器正向损耗小于1dB,反向隔离比在25.5dB与28dB之间.