光子集成干涉探测系统关键器件和集成化设计方法研究

基于光波波动效应,采用光束传播法,设计了光程匹配波导、阵列波导光栅、相位调制器以及多模干涉耦合器等光子集成器件.在此基础上,对光子集成器件进行耦合特性分析与计算,设计了完整的光子集成芯片.通过对光子集成干涉系统各组成模块的分析、研究及优化,集成化设计了光子集成干涉探测系统电子样机.结果表明:设计的光子集成器件最小损耗为...     

波导阵列与光纤阵列的遗传算法自动对接

设计了一种新的阵列对接方法,即将遗传算法导入光纤、光波导分支耦合器、光纤阵列的自动对接。数值仿真结果表明,常规的八通道波导分支耦合器的对接耦合能实现各通道小于9.1dB的插入损耗,最大值与最小值之差小于0.1dB,即自动对接方案具有良好的性能。     

全光纤光子集成器件及系统

本对全光纤光子集成器件与系统进行了较为全面地综述,结合我们的工作,对目前的研究热点：光纤光栅,光纤激光器,光纤放大器,光纤光栅分插器与传感器等诸多光子器件以及由这些器件组成的波分复用通信系统进行了介绍和评述,一些新成果和新进展表明,这些光子器件与系统在当今和未来的光通信中将发挥重要作用。     

全光纤光子集成器件及系统

本文对全光纤光子集成器件与系统进行了较为全面地综述。结合我们的工作 ,对目前的研究热点 :光纤光栅、光纤激光器、光纤放大器、光纤光栅分插器与传感器等诸多光子器件以及由这些器件组成的波分复用通信系统进行了介绍和评述。一些新成果和新进展表明 ,这些光子器件与系统在当今和未来的光通信中将发挥重要作用。     

小型铌酸锂多功能集成光学器件

为满足小型光纤陀螺对光学器件小体积的要求,对铌酸锂多功能集成光学小型化器件的结构做了分析和优化设计。采用BPM软件分析了Y形分支波导的S形波导损耗与弯曲长度及折射率差的关系。通过调整退火质子交换的工艺参数,增加了波导对光的束缚能力;降低了小型化芯片上S形波导的弯曲损耗;去掉了原有Y形波导的输出端直波导,直接由S形弯曲波导引至输出端,在更短的芯片上得到了更长的弯曲过渡区。设计制作的芯片长度由常规的20 mm减至12.5 mm,封装后的器件长度减小到20 mm,为目前同类常规器件尺寸的2/3。设计制作的器件插入损耗典型值小于2.5 dB,全温损耗变化量小于0.2 dB。     

单偏振单模聚合物光子晶体光纤设计

 设计了一种聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基的单偏振单模(SPSM)微结构聚合物光纤(MPOF)。利用全矢量有限元法和光束传播法相结合分析了这种光纤的偏振特性和约束损耗。通过优化光纤结构参数,发现在0.51 μm～0.62 μm的可见光波长范围,由于基模两个正交偏振模的截止波长不同,这种微结构聚合物光纤只能传输基模中的一个偏振模,从而实现单偏振单模运转。该11圈圆空气孔六角排列光纤结构的传导偏振模在0.57 μm波长处约束损耗仅为1.13 dB/m,这种低损耗的单偏振单模微结构聚合物光纤可有效消除传统保偏光纤固有的偏振串扰和偏振模色散。     

光子晶体集成光电子器件

文章简要介绍了利用光子晶体实现微纳尺度上光调控的物理原理和工作机制,重点讨论了如何利用光子晶体的缺陷态实现微纳尺度的各种集成光电子器件,并结合文章作者所在研究组的研究工作经验,简单回顾了各种类型的集成光电子器件的工作原理、物理实现和光学特性.     

光子晶体集成光电子器件

文章简要介绍了利用光子晶体实现微纳尺度上光调控的物理原理和工作机制,重点讨论了如何利用光子晶体的缺陷态实现微纳尺度的各种集成光电子器件,并结合文章作者所在研究组的研究工作经验,简单回顾了各种类型的集成光电子器件的工作原理、物理实现和光学特性.     

波导阵列与光纤阵列的智能算法自动对接

开发了一种遗传算法和中心寻优算法相结合的阵列自动对接方法,试制了调芯系统,实现了光纤-光波导1×8分支耦合器-光纤阵列系统的自动对接.实验中8个通道的插入损耗平均值为-10.5 dB,均匀性小于0.5 dB,自动调芯时间小于10 min.实验结果表明该方法及其系统具有实现自动高效、低损耗对接的良好性能.     

用于波导阵列——光纤阵列自动对接的多目标演化算法的研究

开发设计了一种新的列阵自动对接方法,该方法将多目标演化法导入光纤—光波导列阵—光纤列阵的自动对接,并行操作次数较常规遗传法大幅减少.数值仿真表明,对于模场非对称因子为0.4%的单模波导列阵与光纤列阵的双芯对接,能实现0.04 dB的平均端面耦合损耗.用于1×8波导分支耦合器与通道间距误差在0.35 μm以内的光纤列阵对接,自动耦合仿真达到了小于0.1 dB的平均端面耦合损耗,最大值与最小值的差小于0.06 dB.     

光波导-光纤耦合对接自动化系统的研究

开发设计了三种适用于光波导自动对接耦合的调芯方案：半值法、质心法、遗传法.完成了自动对接系统样机.通过了两类波导－光纤自动端面对接的实测.结果表明,该自动对接系统具有高效率低损耗对接的良好性能.     

光波导-光纤自动调芯系统研究

设计了两种适用于光波导高精度自动对接耦合的调芯方案,从原理上克服了常规调芯过程中微变信号精确测试的困难。完成了调芯系统的光机电一体化、控制程序和接口界面。单模光纤作为标准波导的端面耦合自动凋芯试验显示,平均耦合损耗分别为0．075 dB(1310nm波长)和0．062 dB(1550nm波长),相应的标准误差分别为0．0099 dB和0．0066 dB．调芯过程在2min内完成。单模光纤-单模波导-单模光纤的对接耦合实验结果表明,端面耦合损耗平均值分别为0．140 dB(1310nm波长)和0．109 dB(1550nm波长),标准误差分别为0．0082dB和0．0107dB,调芯时间累计不超过8min。     

Fast Integrated Electro-Optical Switch and Beam Deflector Based on Nematic Liquid Crystal Waveguides

In this paper, the design, the realization, and the experimental characterization of an integrated electro-optical switch and a beam deflector, both based on planar nematic liquid crystal (NLC) waveguides, are reported.

In order to test such devices, a particular waveguide structure consisting of a three-stage device, having a thin nematic LC film as the middle stage and two glass waveguides as the other stages, has been designed and realized. The electro-optical behavior and the response time have been studied for different configurations for both TE and TM polarized light. By a proper choice of the material parameters and because of the presence of an additional constant bias voltage, we got response time in the microsecond range. The experimental results obtained are very promising in the frame of integrated electro-optical devices, even if the effect underlying the results is not yet understood and probably needs some deeper research into liquid crystal physics and surface interactions.     

Fast Integrated Electro-Optical Switch and Beam Deflector Based on Nematic Liquid Crystal Waveguides

In this paper, the design, the realization, and the experimental characterization of an integrated electro-optical switch and a beam deflector, both based on planar nematic liquid crystal (NLC) waveguides, are reported. In order to test such devices, a particular waveguide structure consisting of a three-stage device, having a thin nematic LC film as the middle stage and two glass waveguides as the other stages, has been designed and realized. The electro-optical behavior and the response time have been studied for different configurations for both TE and TM polarized light. By a proper choice of the material parameters and because of the presence of an additional constant bias voltage, we got response time in the microsecond range. The experimental results obtained are very promising in the frame of integrated electro-optical devices, even if the effect underlying the results is not yet understood and probably needs some deeper research into liquid crystal physics and surface interactions.     

激光诱导击穿光谱定量化标定谱线自动选择方法

选择合适的特征谱线是以内标法对激光诱导击穿光谱进行定量化分析的前提,需要科研工作者精心分析和比较,往往耗费大量精力和时间,而且还不能保证结果最优。基于遗传算法为内标法提出了一种从原始光谱中自动选择分析线和参考线的方法,使用该方法从低合金钢样的LIBS光谱中为锰(Mn)、镍(Ni)、铬(Cr)、硅(Si)和铁(Fe)元素分别选择了用于内标法定量分析的分析线和参考线。优选得到的最优谱线为,Mn的分析线和相应的参考元素Fe的参考线分别是403.306 8和368.745 7 nm,Si的分析线和相应的参考元素Fe的参考线分别是288.157 7和427.176 1 nm,Cr的分析线和相应的参考元素Fe的参考线分别是286.510 0和272.753 9 nm,Ni的分析线和相应的参考元素Fe的参考线分别是352.453 6和358.698 5 nm。最后基于优选得到的谱线以内标法对这些元素分别进行了定量分析,结果证明,使用这种谱线选择方法能够自动从原始光谱中找到最优特征谱线,使内标法定量分析得到最好的结果。     

Integrated Electro-Optic Switches Based on Ferroelectric Liquid Crystal Waveguides

Two integrated electro-optic switches based on smectic C * ferroelectric liquid crystal (FLC) planar waveguides oriented in the bookshelf geometry have been designed and realized. In order to test the first switch, a particular waveguide structure consisting of a three-stage device, having a thin FLC film middle stage and two glass waveguides as other stages, has been designed and realized. The second one is realized by a planar waveguide with a smectic C * ferroelectric liquid crystal overlayer. In this article the design, the realization, and the experimental characterization of electro-optical switches are reported. The electro-optical behavior and the response time of both devices have been studied for different configurations for both TE and TM polarization. Our main aim was to demonstrate the feasibility of an integrated electro-optic device based on a FLC waveguide, and our experimental results provide a number of interesting indications about device optimization and practical applications.     

长距离分布式光纤传感中基于STM32的遗传算法偏振控制

基于STM32微处理器采用偏振控制器反馈技术并结合遗传算法对50km长距离分布式光纤振动传感系统中偏振衰落进行抑制.结合STM32与PCD-M02型偏振控制模块特性,优化遗传算法相关参量,在STM32微处理器上实现了遗传算法对传感系统的偏振控制.实验结果表明,基于STM32微处理器的遗传算法在短时间内能得到全局近似最优解,有效实现偏振控制,该方案适用于对实时性和集成度要求较高的长距离分布式光纤传感系统.