一种离子交换制备的玻璃光波导谐振腔滤波器

采用AgNO3、KNO3混和熔盐作为离子交换源,在K9玻璃上制备了跑道形谐振腔滤波器。测试得到该滤波器的自由光谱范围为0.178 nm,两个输出端口的衬比度分别为1.47 dB和6.5 dB,分析得到耦合器的分束比和谐振腔的传输损耗分别为к=0.16和α=8.1 dB/cm。利用热光效应在16℃的温度变化范围内,滤波器实现了2π的相位调制,同时分析得到波导材料的热光系数约为1.28×10-5/℃。     

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.     

面向稀疏波分复用系统的超大带宽硅基光子滤波器

大带宽光子滤波器被广泛应用于稀疏波分复用系统中,而在硅基芯片上实现结构紧凑、性能优良的超大带宽滤波器仍然是该领域研究的重点。提出一种基于光栅辅助反向耦合器的超大带宽硅基光子滤波器。利用窄波导更低有效折射率和更分散电场分布的性质,实现了带宽为92.9 nm、器件长度为250.6μm的超大带宽滤波器。该滤波器具有矩形度高、带宽大、损耗低等优势,能满足稀疏波分复用系统中解复用等需求。     

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。     

仅有相邻波导耦合的定向耦合器的一般解法

应用切比雪夫多项式 ,求得了仅有相邻波导耦合的 (N +1)× (N +1)定向耦合器在弱耦合、无损耗和忽略正交偏振模场分量间耦合的情形下波导耦合方程的通解。列出线形排列 2× 2 ,3× 3,4× 4定向耦合器的解的表达式 ,并对环形排列 3× 3定向耦合器的解作了较详细的分析     

平面环形谐振腔微光学陀螺结构设计与优化

提出具有高群有效折射率的双环级联作为核心元件的谐振式平面光波导陀螺结构, 基于光学Sagnac原理得到了双微环耦合谐振式光学陀螺理论灵敏度与群有效折射率的一般表达式和双环与单环陀螺系统的灵敏度关系, 并由耦合模理论方法得到了双环系统耦合器的两个透射系数对应的群有效折射率变化情况. 在环腔半径R₁=R₂=100 μm、环腔传输损耗系数t₁=t₂=0.95的情况下, 针对环与环之间耦合器和环与波导之间耦合器透射系数对群有效折射率的不同影响, 得到了最大群有效折射率的产生条件. 采用文中参数(R=100 μm, t=0.95)计算的单环谐振式陀螺灵敏度为(10⁴-10⁵)°/h, 而双环级联谐振系统理论灵敏度能够达到10 °/h. 该研究对微环耦合谐振腔在角速度检测上的应用有重要的意义.     

一种改进的2×2 SOI Mach-Zehnder热光开关

本文设计并制作了基于强限制多模干涉耦合器的2×2 SOI马赫-曾德热光开关.这种光开关采用了深刻蚀结构的多模干涉耦合器和输入/输出波导,较大地提高了干涉耦合器的性能并减少了连接耦合损耗.同时,在调制臂区域采用浅刻蚀结构,保持其单模调制状态.深刻蚀多模干涉耦合器具有优越的特性,在实验中测得不均衡度只有0.03 dB,插入损耗－0.6 dB.基于这种耦合器的新型热光开关,其插入损耗为－6.8 dB,其中包括光纤-波导耦合损耗－4.3 dB,开关时间为6.8 μs.     

THz波段渐变波导中的多模传输特性

 根据耦合波理论,推导出轴对称渐变波导中, 考虑波导壁损耗时的多模传输时域耦合波方程组,并给出该方程组中各模式间耦合系数的具体表达式。据此编写了渐变波导中多模传输特性数值模拟程序。利用该程序计算了在THz波段圆波导中的模式衰减,在THz波段研究波导中的多模传输特性时,必须考虑波导壁的阻抗损耗影响。数值分析了直波导中的模式耦合问题,从而证实了波导壁有限电导率能产生模式耦合这一耦合机制。介绍了利用该程序数值分析波导耦合器和过渡器中多模传输特性的两个例子,利用该程序可对波导耦合器和过渡器中的多模传输特性进行数值模拟分析,进而对结构进行设计和优化。     

SOI通道转换型多模干涉耦合器的研究

设计和制作了基于SOI的通道转换型多模干涉耦合器。用二维BPM方法分析了耦合器的性能与多模波导宽度和长度的依赖关系.制作出的耦合器能实现良好的通道转换,器件的功率转换比为73,附加损耗为2.2 dB.提高器件制作的精度将能进一步改善耦合器的性能.     

用于集成光学陀螺的波导谐振腔设计

给出了一种集成光学陀螺谐振腔的优化设计方案,在保证集成光学陀螺精度的同时更利于微型化。选用传输损耗为0.01dB/cm的硅基二氧化硅材料作基底,谐振腔内损耗仅为0.5dB,保证了谐振腔的高清晰度;采用准单模矩形波导结构,利用弯曲波导对一阶模的有效限制实现了光的基模传输,利于谐振腔的小型化;分析了波导的传输损耗、波导耦合器分光比对谐振腔性能及陀螺极限灵敏度的影响,得出波导耦合器分光比的优化参数,并仿真得到谐振腔的谐振清晰度达到70以上。在激光器线宽为30kHz,探测器响应度0.95A/W,积分时间为10s的条件下,系统的极限灵敏度为1.6°/h。     

SiO2 Waveguide Resonator Used in an Integrated Optical Gyroscope

An integrated optical waveguide resonator based on a SiO2 waveguide is proposed, fabricated and tested. The method of designing the resonator is also presented. The optimal splitting ratio of the coupler is gained by simulating the relationship between the splitting ratio of the key coupler in the resonator and the resonator＇s finesse with resonance depth. The calculated fundamental detection limit of this integrated optical vcaveguide resonator is 1.6°/h. Finally, a micro-optical gyroscope system based on the integrated waveguide resonator is built, and the measured resonator＇s finesse F is close to 70 under fluctuating temperature. To the best of our knowledge, the present F is the best result to date. For the coupler splitting rate the experimental results have fixed errors with the simulation results caused by fabrication processes which can be easily eliminated, implying that the method of design is effective and applicable.     

Analysis of a second-order polarization-independent filter made of a single ring resonator and a Sagnac interferometer

A novel second-order polarization-independent filter made of a single ring resonator and a Sagnac interferometer (SRRSI) is proposed, and its filtering characteristics are investigated. By using birefringence in waveguide, a single ring resonator can be used to synthesize a filter with second-order response. Analytical formulas are derived for characteristics of the SRRSI varied with waveguide parameters, such as the coupling coefficient; and the critical condition of a second-order Butterworth filter is given. The influence of loss in the ring resonator is also analyzed.     

Transient analysis of static and dynamic responses for a single ring-resonator-based WDM add/drop filter array

This paper has analyzed the static and dynamic characteristics of a single ring-resonator-based optical WDM add/drop filter. The analysis has shown that the coupling coefficient of the coupler between a feeding waveguide and ring waveguide greatly influences the dynamic characteristics of a ring filter. Another determining factor was one round trip time of beam in a ring waveguide. Also, coupling coefficient has had influence on static on-chip losses in both thru and add/drop operation in a ring-resonator filter array. Considering both static and dynamic characteristics, a suitable range of coupling coefficients exists. Also, sideband rejection ratio of single ring resonator based WDM filter was investigated. Our method can provide a guide for the design and realization of a single ring-resonator based WDM add/drop filter.     

电调谐液晶波导型光滤波器的理论分析

近年来,液晶光滤波器已成为频分复用和高密度波分复用光纤通信系统中的一种重要选频器件。传统液晶光滤波器的谐振腔一般由向列相液晶和镀有高反膜的两块中行介质镜形成,单模光纤与谐振腔之间由自聚焦透镜进行耦合,基模间耦合效率低。并且谐振腔内的大量高阶横模的存在严重影响了腔的选频特性。本文提出了一种液晶波导型谐振腔结构的滤渡器,谐振腔由两个自聚焦透镜的端面和液晶波导形成,这种谐振腔结构简单紧凑,在满足模式匹配条件时,可以大大减小谐振腔与自聚焦透镜间的模式转换损耗,并能有效地抑制腔内的高阶横模。本文着重分析了液晶光滤波器的调谐、滤波原理,推导出了液晶波导谐振腔与自聚焦透镜之间的模式耦合系数和模式最佳匹配条件。     

Resonance asymmetry phenomenon in waveguide-type optical ring resonator gyro

The intensity output of a silica waveguide ring resonator (WRR) was found to show an asymmetric resonance characteristic. To further analyze and better design the resonator micro optic gyro (RMOG) with a waveguide-type ring resonator, in-depth research of the characteristics of the resonance asymmetry is fully developed for the first time, to the best of our knowledge. Four possible sources of the resonance asymmetry are analyzed and their respective contributions are compared. These four error sources are differential normal mode losses in the coupler, the backscattering induced noises, the polarization fluctuations and the optical Kerr effect. The differential normal mode loss is suspected to be the major contributor to the observed resonance asymmetry in the fabricated silica WRR. Asymmetric resonance curve produces a large output bias error in the RMOG based on the phase modulation technique, which is related to the modulation frequency differences between the CW and CCW lightwaves. Theoretical analysis shows that replacing the reflector WRR with a transmitter one is helpful to eliminate the effect of the different normal mode losses in the coupler on the resonance asymmetry.     

微波频段表面等离子激元波导滤波器的实验研究

基于理论分析, 实验研究了二维磁单负材料/双正材料/磁单负材料表面等离子波导的滤波效应. 研究表明, 该波导结构具有低通滤波性质, 引入分支缺陷之后, 由于谐振效应该波导具有带阻滤波效应. 分支缺陷相当于亚波长谐振腔, 谐振腔的长度决定带阻滤波器的中心频率, 而中心频率几乎不受缺陷位置的影响; 滤波器透射率下降的幅度由耦合距离决定. 通过引入谐振腔及改变谐振腔的长度、数量以及耦合间距等参数, 可以实现可调节的表面等离子波导滤波器. 实验结果与理论分析符合得很好, 该性质将在可调的单通道或多通道带阻滤波器件中具有潜在的应用价值. 关键词： 表面等离子激元 特异材料波导 谐振腔 滤波器     

一种硅基SiO2波导耦合器的设计与分析

波导耦合器是组成光纤传感系统和光纤通信系统光收发组件及模块的重要元器件,是实现光收发模块一体化光电集成的基础。给出了一种用光纤陀螺系统的X型四端口波导耦合器的工作原理,采用有效折射率法和BPM(Beam propagation method)法建立了耦合器的数学模型,计算并分析了耦合器尺寸在尽可能小的情况下和在满足单模传输的条件下耦合器的耦合系数、有效耦合长度、分光比以及回波损耗等参数之间的关系,并对其关键技术进行了系统的研究。仿真结果表明,所设计的波导耦合器在低损耗情况下分光比可达到50%∶50%,耦合器全长为33.5mm,输入输出波导间距为410μm,芯层截面积为6μm×6μm。