双面金属包覆介质波导模序数的判别方法

在双面金属包覆介质波导中 ,随着介质层厚度的变化 ,会出现TM0 模与TM1 模的分离和简并两种状态 ,从而影响衰减全反射 (ATR)谱中模序数的确认。通过对金属波导的理论分析和实验研究 ,提出了三种模序数确认方法 :本征角计算法、吸收峰全峰半宽比较法和吸收峰峰间距比较法 ,实现了两种状态下对模序数的准确判断     

双面金属包覆介质波层模序数的判别方法

在双面金属包覆介质波导中，随着介质层厚度的变化，会出现TM0模与TM1模的分离和简并两种状态，从而影响衰减全反射（ATR）谱中模序数的确认。通过对金属波层的理论分析和实验研究，提出了三种模序数确认方法：本征角计算法、吸收峰全峰半宽比较法和吸收峰峰间距比较法，实现了两种状态下对模序数的准确判断。     

基于双面金属包覆光波导的传感器温度特性研究及实验验证

双面金属包覆波导结构(SMCW)是由一层介质波导层被两层金属膜层上下包覆的一种新型波导结构; 本文基于金属层和介质层材料的热-光效应和热膨胀作用, 研究了双面金属包覆波导结构的温度特性. 计算分析的结果表明, 金属膜层的厚度、金属的介电系数、波导层的厚度及其介电常数几乎都与温度变化成比例, 同时, 对双面金属包覆波导结构的波导功能起主要影响的是介质层的厚度值随温度的变化. 本文分别在光谱模式和角度模式下研究双面金属包覆波导结构的反射特性, 并将其应用于基于双面金属包覆波导结构的传感器, 其灵敏度约为21.89 pm/K(光谱模式)和1.449×10^-3 rad/K(角度模式). 最后, 本文对角度模式的模拟分析进行了实验验证, 实验验证结果与模拟分析结果基本一致, 实验所用SMCW样品的平均灵敏度约为0.517×10^-3 rad/K, 与模拟分析的灵敏度结果同一量级. 双面金属包覆波导结构的传感器对温度非常敏感, 且该结构的物理构造简单, 成本低, 具有非常大的潜在应用价值.     

双面金属铝包覆介质波导测量介质厚度和折射率

利用双面金属铝包覆波导的测量方法,测量了硅片的厚度和折射率。这种方法利用双面金属铝包覆波导的超高阶模的偏振不灵敏和对金属层要求较低的特点,降低了对仪器的要求和测量的成本。同时,由于应用高灵敏的超高阶导模为探针,测量精度较高,结果显示测量精度在1%以内。     

金属包覆有机聚合物波导色散特性的实验研究

采用角度扫描衰减全反射（ＡＴＲ）技术，对银金属膜包覆的ＤＲ－１／ＰＭＭＡ型有机聚合物波导的色散特性进行了实验研究，从各波长下衰减全反射共振吸收峰的位置和半宽度确定了波导相应模式的传播常数，实验结果与理论计算符合较好，说明银膜介电常数的虚部可作为微扰小量处理。     

金属包覆极化聚合物光波导的优化设计

按极化聚合物光波导器件的五层（金属－缓冲层－波导层－缓冲层－金属）对称模型，对于其金属包覆层的光学吸收所引起的光波传播损耗进行了理论分析和计算，给出了在单模条件下波导层和缓冲层折射率及其厚度之间的关系曲线，计算确定出单模极化聚合物光波导参数。     

通信波段金属包覆波导传播特性研究

采用等效折射率的方法,以金、银、铜作为金属材料,计算了入射波长为1550nm时,2种不同结构金属包覆波导的几何色散关系、场分布特征及损耗情况。采用金属为衬底的非对称包覆结构进行计算,结果表明TE模的特点与全介质波导的情况类似。采用双面金属对称包覆结构进行计算,计算表明TM0模由金属-介质界面处的表面模对称结合而成,其等效折射率不在导模的范围之中,TE模和TM1模等效折射率的范围大于全介质波导的情况,TM1模由金属-介质界面处的表面模反对称结合而成。     

基于金属包覆磁性波导结构的磁光Bragg器件特性分析

使用金属包覆磁性波导中的磁光耦合理论分析了静磁表面波与导波光在金属／电介质／钇铁石榴石／钆镓石榴石结构中的磁光共线作用，讨论了金属覆层和斜向场对磁光模式转换效率的影响。计算表明，金属包覆波导可以提高磁光作用，通过调节金属覆层与磁性薄膜间距得到了比空气／4a铁石榴石／钆镓石榴石的传统三明治波导情形高8．7dB的模式转换效率；而同时优化偏置磁场方向和金属包覆波导参数，模式转换效率可以进一步提高5．25dB。因此，金属包覆波导可以用于提高磁光Bragg器件性能，在微波和光信息处理等方面具有广阔的应用前蒂。     

基于亚毫米尺度金属包覆波导的脉冲展宽

利用自由空间耦合技术,用超短脉冲激发亚毫米尺度对称金属包覆波导中的超高阶导模,提出一种脉冲展宽的新方法。由于超高阶导模的强色散性质,经过短距离的传输,即可使脉冲宽度迅速展宽。理论分析表明,1 ps的光脉冲在光波导中传输毫米量级距离后,脉冲展宽因子可达到1000倍。     

金属覆盖介质波导在截止点附近的光学特性

本文提出一种适合于截止点附近计算含金属覆盖层介质波层的近似解析方法，详细；地讨论在截止点附近的光波导的模式传播特性 和光电调制特性，并结合有效折射率方法讨论了止型脊形波导调制器的截止条件。     

Coupling Fibers to Planar Waveguides Using a High-Temperature Epoxy

Computer simulation was used to understand the adhesive-based coupling of optical fibers to planar waveguides with a view to adhesive development. Satisfactory coupling performance could be achieved with facet-angled fibers and waveguides, regardless of the adhesive’s index and optical loss. A high-temperature epoxy adhesive was developed for coupling applications based on the simulation. The adhesive is able to achieve a material-related loss of ?0.05 dB and a back-reflection loss of less than ?50 dB in the coupling. In addition, the adhesive has excellent mechanical and thermal properties and can easily meet the Telcordia standard GR1221 while withstanding high temperatures and high optical power.     

Coupling Fibers to Planar Waveguides Using a High-Temperature Epoxy

Computer simulation was used to understand the adhesive-based coupling of optical fibers to planar waveguides with a view to adhesive development. Satisfactory coupling performance could be achieved with facet-angled fibers and waveguides, regardless of the adhesive's index and optical loss. A high-temperature epoxy adhesive was developed for coupling applications based on the simulation. The adhesive is able to achieve a material-related loss of -0.05 dB and a back-reflection loss of less than -50 dB in the coupling. In addition, the adhesive has excellent mechanical and thermal properties and can easily meet the Telcordia standard GR1221 while withstanding high temperatures and high optical power.     

光子晶体表面光波导的特性研究

采用平面波展开法和时域有限差分法,研究了光子晶体表面光波导的色散及光传输特性。研究结果表明,表面模的出现及其色散特性与表面介质柱的半径相关,色散曲线的斜率保持单调变化,并在最低或最高频率附近展现低群速度频率区。由于光子带隙和全内反射的共同影响,光场将沿晶体表面高效率地传输。研究结果为探索在光子晶体外部控制光传输具有重要的理论意义。     

有缓冲层的多层金属包层介质光波导的渐近展开方法

提出求解有缓冲层的多层金属包层介质光波导的一个准解析方法，它应用渐近开展理论将传播常数展开成一个小参数的级数，这一方法本身是精确的，它能达到任意所需的精度，然而四层和五层波导结构的数值计算实例表明，仅二阶近似解就足够精确了。这一方法的优点是简单并且不同层数波导结构以及ＴＥ和ＴＭ膜的解有相同的表达式形式。     

三个非平行波导间的耦合

提出一种分析非平行波导的简明方法…耦合系数推广法,把非平行波导几何图形的变化直接转化成波导耦合系数中波导间距的变化．即对耦合系数进行了巧妙的推广．把波导间距的变化以指数的形式潜人到耦合微分方程中,建立了非平行三波导系统的耦合方程。这些耦合方程包含了非平行波导传输的全部信息,即非平行波导输出光的振幅和相位,非平行传输波导的长度及其夹角．非平行波导输人端口的间距,能量转换与波导参量的关系等。对这些微分方程作巧妙的数学变换,得到非平行三波导耦合系统输出光的完整分析解,分析和讨论了对称和不对称输人初始条件下三个非平行波导的耦合情况。由此可以优化非平行波导的设计参量。     

硅光波导的束传播法设计及制备

报道用束传播法模拟设计、指导硅大断面单模脊形光波导的制备工艺，应用傅里叶变换法计算了硅光波导中导模的传播常数，对实际研制成功的ＳＩＭＯＸ及Ｓｉ／ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ单模脊形光波导，比较了其性能差异并给予理论解释。     

Characteristics of Multi-Beam Module Using Waveguides for Laser Scanning Optical Systems

A multi-beam module using optical waveguides has been studied for a laser scanning optical system. Laser diodes with a wavelength of 780 nm are assembled on a silicon substrate. The beams emitted from the laser diodes are directly coupled into waveguides. This multi-beam module is assembled on a metal substrate with a photodiode. The photodiode controls the power of each laser diode on the silicon substrate. The multi-beam module is able to increase the output speed of high-density image printings, and the speed for high-speed color printings. We have developed the four-beam module with beam divergence angles of 11 degrees and spatial beam interval of 24 μm. Additional heat sink and optimizing tip-bonding between the laser diode and solder pad on the silicon substrate is useful to stabilize laser power against rising temperature.     

亚毫米尺度双面金属波导的超高阶模及其滤波特性研究

利用真空溅射法在一片亚毫米尺度的光学玻璃平板两面分别镀上不同厚度的金属薄膜,构成一种超厚的双面金属包覆波导。采用自由空间耦合技术实现了这种波导中超高阶导模的激发。由于超高阶导模具有对波长特别灵敏而对偏振不灵敏的特殊性质,以此为基础,在实验中演示了可调谐、偏振不灵敏、低损耗(小于0.5 dB)的超窄带(小于0.08 nm)和梳状滤波(通道间隔为100 GHz)。     

基于MIM型表面等离子体光波导的Y形分束器的传输特性研究

采用二维时域有限差分(FDTD)法,分析并对比了弯曲分叉部分的形状分别为正弦形和圆弧形的基于金属-绝缘体-金属(MIM)型表面等离子体光波导的Y形分束器的反射率、传输率以及能量分束比随几何结构参数的变化关系。数值计算表明,波导宽度对这两种Y形分束器传输特性的影响较为明显,两个输出分支的偏移量和弯曲分叉部分的长度对这两种Y形分束器传输特性的影响比较微弱。在600～1500nm波长范围内,弯曲分叉部分为圆弧形的Y形分束器的传输特性比弯曲分叉部分为正弦形的好。对于非对称型Y形分束器,当弯曲分叉部分为正弦形时,偏移量对反射率、传输率和能量分束比的调节作用较为明显,能量分束比最大可达到2∶1。当弯曲分叉部分为圆弧形时,偏移量对反射率、传输率和能量分束比的调节作用较为微弱。     

Coupling Characterization of Self-Shielded Coplanar Waveguides (SCPWs)

Using the finite-difference time-domain (FDTD) method in the Cartesian coordinate system, the coupling characteristics of some self-shielded coplanar waveguides (SCPWs), such as rectangular, V-shape, and trapezoidal geometries are studied in this paper. The hybrid effects of different geometrical parameters of several SCPW configurations on the coupling coefficient are examined and compared.