波导短程透镜的实验研究

波导透镜是集成光路〔IO〕中的最基本元件,它在IO中的作用类似体光学光路中的透镜.IO光信号处理系统如集成光学声光频谱分析器、导波声光卷积器、相关器、调频脉冲压缩器和矩阵乘法器等.系统中都需要用波导透镜.波导短程透镜较其它形式的波导透镜具有孔径大、旋转对称、无色差和插入损耗小的特点,所以特别引人注意.     

无曲率奇点的光波导短程透镜的设计

在Ｓｏｔｔｉｎｉ等人提出的求解非球面光波导短程透镜一般解析方法的基础上，研究了卷边函数对透镜旋转母线曲率的影响。指出具有连续二阶导数的母线，可有效地消除曲率奇点，从而在理论上能够减小由于波导弯曲造成的导光损耗。基于这种观点，提出了一种新的卷边函数，求得了透镜轮廓的表达式，进而求得了透镜深度，并与Ｓｏｔｔｉｎｉ等人的解进行了比较。     

短程透镜的损耗

本文讨论了引起短程透镜损耗的各种因素,用最优边缘卷边曲率半径和表面抛光的方法成功地降低了短程透镜的损耗,给出了短程透镜的损耗测量值.     

理想波导短程透镜的研究

报道无曲率奇点，无像差光波导短程透镜的研究。在透镜面型设计上，应用前文提出的过渡区母线函数形式，有效地消除了透镜卷边两端的曲率奇点，具体设计和研制了理想光波导短程透镜。     

无球差非球面短程透镜的研究

用光线追迹迭代法和解析法设计无球差非球面波导短程透镜的母线,用单点金刚石超精加工和凹面波导制备工艺,研制成孔径和有效孔径分别为8和6mm的LiNbO3导短程透镜.实验表明,器件在有效孔径内无球差;对4mm宽的输入平面波光束,焦点衍射光斑半宽度为4μm;透镜插入损耗为～1dB.     

优化波导短程透镜的研究

本文报导优化波导短程透镜器件技术。文中用我们给出的无曲率奇点非球面波导短程透镜的最优理论设计，研制出优化波导短程透镜。实验测试表明短程透镜在通光径8mm内无球差，对4mm宽平面波束，其焦点束斑的4μm。这是先进的国际器件指标。     

优化的波导短程透镜研究

对光波导短程透镜进行优化。在无曲率奇点理想波导短程透镜的基础上，选取一般形式卷边函数，以无弯曲损耗为目标，讨论了透镜过渡区不同卷边函数形式的曲率分布，选取了最优卷边函数并给出透镜母线的特解。经过数值计算得到了优化的理想波导短程透镜的母线函数数值，完成了非球面面型的精细加工，研制出优化的理想波导短程透镜。实验测试结果表明，短程透镜在通光孔径8mm内消球差，对4mm宽的平面波束，焦距20mm的短程透镜，其焦点束斑宽度小于4μm。     

光波导短程透镜加工容限误差研究

本文利用数值计算的方法,研究比较了目前常用的四种解析解设计的短程透镜凹坑深度方向加工误差对其聚焦效果的影响,得到了该方向加工误差与其焦距改变量之间的定量关系．结果表明：这四种解析解设计的短程透镜凹坑深度相对加工误差△Zo／Zo与焦距的相对改变量Ab／b的比值为一常数．根据这一关系给出了几种典型集成光学器件中短程透镜的加工容限误差．上述研究可为高分辨率光学器件的设计、制作提供理论支持和指导．     

波导短程透镜的优化理论设计研究

本文给出了非球面短程透镜的优化理论设计。卷边与平面波导连接处的曲率半径为无限大,卷边与实际透镜连接处的曲率半径为较大的有限值。完善了短程透镜的一般解析法。     

模折射率透镜的研制

本文报道在K7玻璃衬底上制作光波导模折射率透镜的实验结果,包括透镜的设计、制备及性能的测量。     

Si_3N_4波导上的费涅尔透镜

本文提出一种新型的费涅尔波导透镜.它不仅具有衍射受限的聚焦特性,而且有与理想费涅尔波导透镜几乎一样的效率,并使工艺简化.在氮化硅波导上进行的工艺实验表明,实验结果与理论分析具有较好的一致性.     

导波声光频谱仪集成光路的研究

根据频率分辨率极限和光学分辨经极限，用解析理论的精确公式设计了导波声光频谱仪集成光路，用单点金刚石超精加工和凹面波导制备工艺，研制成Φ１２ｍｍ双孔非球面短程透镜型导波声光频谱仪民集成光路芯片，实验结果表明，器件集成光路在８ｍｍ宽输入光束下通光性能良好，双孔非球面透镜的镜的焦点分别在左，右两端面上，且输出端面焦点衍射光斑半功率点宽度≤４μｍ。     

有增益及损耗的平板波导导模的精确微扰分析

给出求含有增益层与损耗层的突变与渐变折射率剖面多层平板波导导模的微扰与解析计算公式。举例讨论了导模模式的增益（或损耗）与结构参数和偏振的关系，本文方法较求解复本征值的打靶法等简便且节省机时，对于（半导体激光器与半导体激光放大器等）实际遇到的波导结构能给出精确数值结果，并可用以分析材料的增益系数或损耗对ＴＥ和ＴＭ模式及其增益的影响等问题。     

SOI梯形大截面单模脊形波导的研制

报道了硅片直接键合ＳＯＩ单模梯形大截面脊形波导的研制，对于小长为１．３μｍ的光这种脊形波导的传输损耗小于０．８５ｄＢ／ｃｍ。     

梯形截面介质光波导的模吸收损耗

本文运用微分法由梯形截面介质光波导的近似模方程导出了模吸收损耗系数的公式.并结合计算实例进行了误差分析.     

矩形芯双沟道定向耦合器耦合长度的变分计算

本文的主要内容是分析并计算光频波段的矩形芯双沟道定向耦合器的耦合特性,利用变分法求解耦合长度。所得结果精确度高,物理图像清晰,计算简便且易于推广。     

Laser resonator with balanced thermal lenses

An adaptive negative thermal lens that compensates for the power-dependent positive thermal lens in a transversally diode-pumped Nd:YAG laser rod is presented. We demonstrate that the proposed technique leads to a reduction of the total thermal lens by more than an order of magnitude.