带有矩形过渡区的非对称Y分支光波导

提出了带有矩形过渡区的非对称Y分支光波导的两种设计方案。分别通过设置两分支波导不同的宽度和改变分支波导与矩形中心的轴偏移量,去获得非对称分支比。采用有限差分光束传播法（FD-BPM）对两种结构进行模拟,得出它们的分支比和损耗。分支比分别最高可达809／6和72．9％,其相对应的损耗分别低于0．12dB和0．23dB,充分证明了方案的可行性,为以后非对称Y分支光波导的制作提供了实验基础。     

基于有限元的平面光波导粘接热应力分析

基于有限元理论对阵列光纤和波导芯片粘接情况进行了建模与仿真,分析了在温度变化下不同粘接区域厚度的热应力和微位移的产生和分布,结果表明粘接界面的边缘区域对温度变化最敏感.根据光弹效应定性分析了粘接区域的应力双折射,并利用光束传播法计算了由此微位移所导致的光功率损耗,结果表明若以附加损耗小于0.15 dB的标准考察,则必须要求粘胶厚度的理论值在16 μm以内.总结了温度变化和在相同条件下不同粘胶厚度对平面光波导封装性能的影响规律.     

基于有限元的平面光波导粘接热应力分析

基于有限元理论对阵列光纤和波导芯片粘接情况进行了建模与仿真,分析了在温度变化下不同粘接区域厚度的热应力和微位移的产生和分布,结果表明粘接界面的边缘区域对温度变化最敏感.根据光弹效应定性分析了粘接区域的应力双折射,并利用光束传播法计算了由此微位移所导致的光功率损耗,结果表明若以附加损耗小于0.15dB的标准考察,则必须要求粘胶厚度的理论值在16μm以内.总结了温度变化和在相同条件下不同粘胶厚度对平面光波导封装性能的影响规律.     

掺铒聚合物光波导放大器的数值分析

针对掺铒聚合物光波导放大器(EDWA),提出了一种基于Douglas离散格式改进的有限差光束传播法(FD-BPM)的数值计算方法。对每一传输步长结合多能级速率方程计算出EDWA中光场传输强度分布,及掺铒光波导放大器的增益传输特性。设计并研究了掺铒聚合物通道波导和Y形分束器的放大增益特性。在掺铒聚合物直波导中,Er3 浓度为9.0×1025ions·m-3,输入信号和泵浦光功率分别为1μW和2mW,其增益为1.6dB/cm;在掺铒聚合物Y形分束器中,输出信号光分束比相等,并能实现无损耗分束。     

基于圆柱型硅光子晶体的1×2光下路分束器

本文设计了一个基于圆柱型硅光子晶体自准直环形腔的1×2光下路分束器.该光下路分束器由三个分光镜和一个反射镜构成,其中窄光束依赖自准直效应进行传输.利用多光束干涉理论分析了光下路分束器中不同出口的理论透射谱,并且利用时域有限差分法对光下路分束器透射谱进行数值模拟计算,其结果与理论预测基本一致.当下路波长为1 550 nm时,光下路分束器的自由光谱范围约为30 nm,几乎涵盖了整个光通信C波段.由于其小尺寸和全硅材料,本文设计的1×2光下路分束器有望应用于未来的集成光路中.     

Nd:YAG棒中的热光效应计算

激光通过工作物质时所产生的热透镜以及应力双折射两种效应是高功率二极管泵浦激光器(DPL)的设计和优化过程中必需考虑的因素.讨论了采用有限差分光束传播法计算热透镜效应及结合材料的弹光系数矩阵计算应力双折射效应的一般方法,并具体针对长6 cm、均匀泵浦的NdYAG棒,计算了这两种效应对光束的影响.结果表明,由于热透镜的聚焦效应,棒中心的光场振幅在通过棒后增大了6%,棒中心与边缘产生了20个波长的相位差;同时,应力引起的双折射造成了约30%的功率损失.     

基于二维多模干涉效应的N×N光开关模型

报道了由两个N×N三维多模干涉耦合器和一段阵列相移波导组成的三维光开关.首先利用导模传输法分析了三维多模干涉耦合器的一般成像原理,并推导出了其成像位置以及相位矩阵.在此基础上,通过场传输矩阵法建立了光开关的传输方程.利用该传输方程计算得到了光开关工作时,阵列相移波导的相位条件,并通过三维有限差分光束传输法进行仿真验证,给出了光开关工作时的插损、串扰指标,以及光开关输出功率随相移波导相位变化的关系.     

(1+1)维光折变亮屏蔽孤子相互作用的数值分析

利用束传播法对（1+1）维光折变亮屏蔽孤子间的相互作用进行了详细地数值模拟研究.结果表明：两同相孤子相互吸引,并伴有孤子融合现象,且孤子融合发生时的作用距离随着孤子初始间距的增大而增大;两反相孤子相互排斥,且排斥作用随着孤子初始间距的减小而增强;当两孤子的相位差位于区间（0,π）和（－π,0）中时,其相互作用过程将伴有能量转移,但两区间内能量转移的方向相反,并表现出反转对称性;由于孤子间的距离和相对相位对孤子间的相互作用均有很大的影响,因此多个孤子间的相互作用过程非常复杂,但可以通过分析相邻孤子间的相互作用对其进行定性的预测.     

(1+1)维光折变亮屏蔽孤子相互作用的数值分析

利用束传播法对(1 1)维光折变亮屏蔽孤子间的相互作用进行了详细地数值模拟研究.结果表明两同相孤子相互吸引,并伴有孤子融合现象,且孤子融合发生时的作用距离随着孤子初始间距的增大而增大;两反相孤子相互排斥,且排斥作用随着孤子初始间距的减小而增强;当两孤子的相位差位于区间(0,π)和(-π,0)中时,其相互作用过程将伴有能量转移,但两区间内能量转移的方向相反,并表现出反转对称性;由于孤子间的距离和相对相位对孤子间的相互作用均有很大的影响,因此多个孤子间的相互作用过程非常复杂,但可以通过分析相邻孤子间的相互作用对其进行定性的预测.     

(2+1)维非对称 Nizhnik-Novikov-Veselov系统的新映射解及其局域结构

映射法是一种非常经典、有效和成熟的求解非线性演化方程的方法，其最大的特点是可以有多种不同形式的设解，使得最终求得的解丰富多彩. 利用改进的 Riccati 方程映射法和变量分离法，得到了(2+1)维非对称 Nizhnik-Novikov-Veselov 系统的新显式精确解.根据得到的孤波解，构造出该系统的峰孤子和分形孤子等局域结构，研究了两个孤立波的“追碰”现象. 关键词： 改进的映射法 (2+1)维非对称 Nizhnik-Novikov-Veselov 系统 局域结构 “追碰”现象     

基于非对称圆弧Y分叉单元的多模光功率分配器结构设计

采用光束传播法(BPM)获取一种全新的基于非对称Y分光单元的多模光功率分配器设计.针对光能量在多模传输波导中分布不均的特点,引入了基于圆弧结构的非对称结构,从而实现了对波导中能量的平均分配.通过对各设计参数与输出功率的关联分析,导出了一系列同多模功率分配器结构相关的公式.以此为基础确定了分别对应于62.5 μm,120...     

1 × 3 Beam splitter based on self-collimation effect in two-dimensional photonic crystals

The analysis and simulation result of a 1 × 3 beam splitter in a two-dimensional square-lattice photonic crystal is presented in this paper, where the light is self-collimated as dictated by the self-collimation effect. The frequency and the direction of propagation of the self-collimated beam are obtained by the equal-frequency contours (EFCs) plot which is calculated by plane wave expansion method. Then a line defect is introduced by simultaneously varying the radii and the dielectric constant of the rods along the proper direction, the self-collimated beam propagation in such structure is simulated by the two-dimensional finite-difference time-domain (2D FDTD) method with perfectly matched layer absorbing boundary conditions. The simulation results show that the self-collimated beam can be split into three beams. With the same principle, a 1 × 7 beam splitter is realized by introducing different line defects along (X direction. Such devices can greatly enhance photonic crystals for usage in high-density optical integrated circuits.     

新型1×N多模干涉分束器的三维设计与模拟

相比于传统的1×N对称型多模干涉（Mult-Mode Interference,MMI）分束器设计,提出了一种新型埋入式弱限制光波导分束器件.它的干涉区及输入输出波导采用倒锥形式,器件尺寸减小,且不均匀性与附加损耗也减小.以1×4的对称型MMI分束器为例,当只对干涉区采用倒锥形结构后,在TE偏振中心波长为1.55 μm时,器件长度减小了500 μm,均匀性增加了0.131 dB,而附加损耗仅增加了0.02 dB,波长响应较传统设计增加了40 nm.在此基础上,又在输入输出臂上也各增加倒锥形结构后,相比于传统设计附加损耗减小了0.02 dB,均匀性增加了0.139 dB,器件长度减小了500 μm.改进后的器件具有优越的容差性.器件采用掺氟型聚合物材料进行优化设计,通过在合理范围内偏离输出波导位置,使输出光强达到最大值.     

基于二维光子晶体点缺陷可调谐光功率分配器

在二维矩形阵列结构硅光子晶体中去除中间一排硅柱形成线波导,在线波导右侧引入点缺陷。利用时域有限差分法(FDTD)模拟仿真以及数值分析研究线波导中光耦合特性,计算出两个通道的分光比,发现改变光子晶体的温度可以明显改变这两个通道的光功率比。基于此结构,提出了一种新的光功率分配器,可以获得大范围的光功率比值,从1∶1～90∶1都可以通过改变光子晶体的温度来实现,并且当温度从0℃～200℃就可以实现这一功能,最后设计了一款三通道可调谐光功率分配器,通过调节两个点缺陷区域内温度来实现光功率的分配。     

一种新型多模干涉分束器的设计模拟

相比于传统的1×N对称型多模干涉(MMI)分束器,提出了一种新型埋入式弱限制光波导分束器件,它的干涉区及输入输出波导采用倒锥形式.以1×4的对称型MMI分束器为例,在输入输出臂上各增加了倒锥形结构后,较传统设计附加损耗减小了0.02 dB,均匀性增加了0.139 dB,器件长度减小了500 μm.同时,改进后的器件具有优越的偏振相关性及容差性.器件采用掺氟型聚合物材料进行优化设计,通过在合理范围内偏离输出波导位置,使输出光强达到最大值.     

Optical anisotropy of the In/Si(1 1 1)(4 × 1)/(8 × 2) nanowire array

Ab initio calculations of the reflectance anisotropy of Si(1 1 1)-In surfaces are presented. A very pronounced optical anisotropy around 2 eV is found that is related to In-chain states. The distortion of the indium chains characteristic for the (4 × 1) → (8 × 2) phase transition results in a splitting of the 2 eV peak, as observed experimentally. The splitting occurs irrespective wether the phase transition occurs according to the trimer or hexamer model.     

飞秒激光刻写1×4铌酸锂光波导功分器的研究

采用一种以五次幂函数为基础所设计的1×4光波导功分器路径,利用中心波长为800 nm、重复频率为75 MHz的飞秒脉冲激光为光源,通过控制三位电动平移台,在Z切割铌酸锂晶体进行横向扫描此路径,在激光功率为270 mW和扫描速度为0.05 mm/s下,制备出1×4光波导功分器,分析了改变扫描速度和扫描次数对波导形成的影响,以及波导形成的原因.实验结果表明:在强激光的各种参量一定时,扫描速度越小,扫描次数越多,波导线宽越大,扫描速度在一定范围内时,波导损耗较低.     

Growth of nano-crystalline metal dots on the Si(1 1 1)-7 × 7 surface saturated with C2H5OH

Metal atom on the Si(1 1 1)-7 × 7 surface undergoes migration by hopping among Si-adatom and Si-rest atom. If the hopping migration is prohibited, how change the deposited metals? In this paper, we studied the deposition of metals on the Si(1 1 1)-7 × 7 surface saturated with C₂H₅OH, on which the whole Si-rest atoms are changed to Si-H so that the hoping migration of metals will be prohibited. We found the growth of ca. 5 nm of crystalline dots by the deposition of Sn, Zn and Ag. Interestingly, Ag dots undergo layer-by-layer growth so that the surface is covered with 5 nm size dots with uniform height. When the hopping migration is prohibited, growth of dots is controlled by the kinetics of precursor state atoms instead of the lattice energy relating to lattice matching or strain.     

Early stages of vanadium deposition on Si(1 1 1)-7 × 7

We investigate the low-coverage regime of vanadium deposition on the Si(1 1 1)-7 × 7 surface using a combination of scanning tunnelling microscopy (STM) and density-functional theory (DFT) adsorption energy calculations. We theoretically identify the most stable structures in this system: (i) substitutional vanadium atoms at silicon adatom positions; (ii) interstitial vanadium atoms between silicon adatoms and rest atoms; and (iii) interstitial vanadium - silicon adatom vacancy complexes. STM images reveal two simple vanadium-related features near the Si adatom positions: bright spots at both polarities (BB) and dark spots for empty and bright spots for filled states (DB). We relate the BB spots to the interstitial structures and the DB spots to substitutional structures.     

Structural study of Si(1 1 1)-6 × 1-Ag surface using surface X-ray diffraction

The surface structure of Si(1 1 1)-6 × 1-Ag was investigated using surface X-ray diffraction techniques. By analyzing the CTR scattering intensities along 00 rod, the positions of the Ag and reconstructed Si atoms perpendicular to the surface were determined. The results agreed well with the HCC model proposed for a 3 × 1 structure induced by alkali-metals on a Si(1 1 1) substrate. The heights of the surface Ag and Si atoms did not move when the surface structure changed from Si(1 1 1)-√3 × √3-Ag to Si(1 1 1)-6 × 1-Ag by the desorption of the Ag atoms. From the GIXD measurement, the in-plane arrangement of the surface Ag atoms was determined. The results indicate that the Ag atoms move large distances at the phase transition between the 6 × 1 and 3 × 1 structures.