GeSi/Si多量子阱红外探测器波导结构的理论计算

本文采用传输矩阵的方法计算了Ge_xSi_1-x/Si量子阱红外探测器结构参量对多量子阱波导结构模场分布,光场限制因子和有效吸收系数的影响,并给出了优化设计的结果.     

光在近耦合波导结构中的传输性质分析

从理论上讨论了光在两根相互耦合的波导中传播的性质，通过束传播法从数值模拟上对光在两根及三根相互耦合的波导中传播的特性进行了分析。得出光在两种近耦合波导结构中传输具有的特性分析结果。     

光纤—光波导耦合膜层的研究

本文研究了铌酸锂单晶片与石英系光纤之间的耦合问题,以使集成光学器件逐步实用化。石英光纤的折射率在1.45左右,铌酸锂单晶折射率在2.2左右,为改善其间的耦合,我们采用电子迴旋共振微波等离子体化学气相沉积方法,在铌酸锂基片上制备出折射率n为1.78的氮氧化硅膜,并控制其厚度为λ_g/4(λ_g=1.52μm),已使反射率下降73%,可望进一步改善。     

硅基波导与GeSi／Si超晶格探测器之间光电集成器件的研制

用分子束外延法将ＧｅＳｉ／Ｓｉ超晶格结构生长在ｎ＾＋／ｎ Ｓｉ材料上，先后用反应离子刻蚀法形成探测器波志和硅脊波导，经适当工艺实现硅波导与ＰＩＮ探测器之间的光电集成，５Ｖ偏压下ＰＩＮ控制器的最小暗电流为０．８μＡ，最大光响应电流为２．７μＡ，最大总量子效率为１４％，工作波长为λ＝１．３μｍ。     

集成光学条波导阵列与单模光纤阵列的联接

本文报告了一种新的集成光学条波导阵列与镶嵌在硅V槽中的单模光纤阵列耦合联接方法的设计考虑,导出了确定光纤正确位置及V型槽的几何尺寸的若干计算公式.并讨论了光纤与波导几何尺寸与耦合效率的关系.指出了这是实现单模光纤阵列与条波导阵列的固定联接的有效方法,它简化了波导与光纤的对准程序,即由五维调整简化为平面的一维调整.可实现多个波导和多个光纤的同时对准与固定.最大限度地利用了有效重叠面积,从而提高了光纤与条波导的耦合效率.一组典型的数据是单模光纤(芯径10μm)对单模波导(10μm×5μm)的耦合效率可达55%,而同样尺寸的波导对光纤的最大耦会效率可达86%.     

1.55μmSi1—xGex光波导在Si1—xGex／Si多量子阱探测器集成的优…

对１。５５μｍ波长的Ｓｉ１－ｘＧｅｘ光波导和Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ多量子阱红外探测器的集成器件结构进行了系统的分析和优化设计。优化结果为：１）对Ｓｉ１－ｘＧｅｘ光波导，Ｇｅ含量ｘ＝０．０５，脊宽，高和腐蚀深度分别为８，３和２．６μｍ，２）对ＳＩ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ多量子阱红外探测器，Ｇｅ含量ｘ＝０．５，探测器由厚度为５５０ｎｍ，２３个周期的６ｎｍＳｉ０．５ＧＥ０．５＋１８ｎｍＳｉ组成，长度约２ｍｍ。     

统一非对称光波导横向耦合模理论分析

光波导横向耦合模理论包含正交耦合模理论和非正交耦合模理论两大类, 为了追求形式上的完美, 两类理论没有统一的解析解, 并且都没有对非匹配耦合系统中耦合功率的非对称性进行深入研究. 本文一方面由Helmholtz方程出发推导出了一种新型的非正交耦合模方程, 并对两类理论中的耦合模方程进行了统一处理和求解, 得到了一种统一的解析解; 另一方面根据所得到的统一的解析解对非匹配耦合系统中耦合功率的非对称性进行了详细研究, 计算结果表明非匹配耦合系统中的最大互耦合功率和最小自耦合功率均可用统一的解析解进行近似计算. 关键词： 光波导 耦合模理论 耦合器 最大耦合功率     

硅基二氧化硅光波导器件偏振特性的理论分析

从理论上分析了硅基二氧化硅光波导器件的芯区尺寸、相对折射率差、内应力和弯曲径对器件偏振特性的影响,得出结论：小折射率差的正方形波导的双折射系数小;内应力对双折射的影响比几何参数大;弯曲半径较小时,双折射系数较大,弯曲损耗也较大。     

耦合腔光子晶体慢光波导结构

在单线缺陷结构中引入两个附加的相邻介质柱,构成一种新型的光子晶体耦合腔波导结构.通过平面波展开法对波导结构的的慢光特性进行了仿真分析,研究了平移线缺陷上下两侧介质柱,以及改变腔体的长度对器件色散特性和群速度的影响.结果表明:与平移缺陷上下两侧介质柱相比,通过改变腔体的长度,不仅可将光群速度低到0.03c(c为真空下的光速),而且器件的有效波长范围接近20nm.利用时域有限差分法得到波导结构的传输场分布图,研究波长的选取对入射激励光在光子晶体耦合腔波导中传输场的影响,发现结构参量优化后的光子晶体耦合腔波导仍然具有良好的传输特性.     

绝热耦合超对称光波导结构

基于超对称的概念,在超对称光学波导对的基础上设计出超对称三波导结构,并引入斜波导作为绝热耦合中间介质,以解决超对称波导器件的定向模式耦合问题。通过束传播方法模拟了耦合过程,讨论了斜波导倾斜角对耦合效率的影响,并得出了最佳的耦合条件。最后设计了一种基于超对称波导结构的三通道模分复用器,为高速短程光复用/解复用交互技术提供了新思路。     

同轴圆筒波导激光器谐振腔的耦合损失及模式特征

计算了同轴圆筒波导谐振腔的耦合损失,结果表明存在三种低耦合损失谐振腔结构,最后分析了谐振腔的模式特性及其设计方法。     

矩形波导谐振腔耦合损失的角谱分析法

在频域用角谱理论分析了矩形波导激光器谐振腔的耦合系数，计算了矩形波导中ＥＨ１１模的耦合系数，本文的方法可以推广用于对其它模的分析。     

平板波导谐振腔的耦合损失和模式特征

相应于方波导或圆波导的三种低耦合损失的谐振腔结构，即平行平面、半共心、半共焦结构、计算了不同纵横比的平板波导内各种模式的耦合损失，讨论了平板波导激光器谐振腔的设计和模式特征。     

光耦合理论及其在通信元器件中的应用

运用矩阵光学中变换矩阵的理论,并以重叠面积积分的方法为基础,推导出了普遍适用于计算光在光通信元器件中光耦合效率的理论公式,可通过设置边界条件计算单模光纤、扩束光纤、半导体激光二极管以及光波导等不同光学元器件之间的耦合效率。导出了计算单模光纤之间和单模光纤与扩束光纤之间存在横向偏移、轴向偏移时的耦合效率理论通用公式。阐述了扩束光纤的制作方法及光在扩束光纤中的传播,并根据所推导耦合效率理论公式计算结果与单模光纤间和单模光纤与扩束光纤间的耦合实验数据进行了比较。     

基于软光刻的多层光互连垂直耦合结构

设计并试制了一种新型垂直耦合光互连线路结构,可用于高速计算机内部等垂直堆叠的多层连通光互连的芯片间光信息通讯。其结构简单,且具有较小的连接损耗(可低至0.05dB)。对四种不同的典型波导截面(分别为30μm×30μm,50μm×50μm,100μm×100μm,200μm×200μm),利用蒙特卡罗多光线追迹分析法对跨越1~6层的垂直耦合结构进行了性能分析,发现当该结构的跨越高度与横向跨越距离的比值约为0.128时,可实现较理想的低损耗(低于1dB)光传输。采用软光刻的方法制备了实验多层光互连线路,其性能测试与理论结果基本相符。     

All-Optical Bistability in Grating Coupling to Nonlinear Waveguide

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＮｏｎｌｉｎｅａｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｃｏｕｐｌｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈｐｒｉｓｍｔｏｎｏｎｌｉｎｅａｒｐｌａｎａｒｗａｖｅｇｕｉｄｅｈａｓｂｅｎｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄａｎｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｓｏｆｏｐｔｉｃａｌｌｉ...     

Coupling Losses and Discrimination of Annular Waveguide Laser Resonators

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｉｎｃｅｔｈｅｆｉｒｓｔｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆａｗａｖｅｇｕｉｄｅｇａｓｌａｓｅｒｂｙＳｍｉｔｈ［１］ｉｎ１９７１,ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｍａｄｅｏｎｔｈｅｗ...     

Coupling Losses and Discrimination of Annular Waveguide Laser Resonators

An approach of calculating the coupling losses in a coaxial (or annular) waveguide laser resonator is developed by which the computational time is considerably reduced. Computations of the coupling losses for some TE modes of an annular waveguide, as a function of mirror curvature and position, are presented in the limit of large mirror aperture. It is shown that there exist three special configurations to provide low coupling losses. The resonator properties are discussed. The calculating results are useful for design of annular waveguide laser resonators.     

用级联缓变结构实现光子晶体波导和传统波导的耦合

为了提高光子晶体波导与传统介质波导的耦合效率,设计了级联缓变结构.先将传统介质波导中的光耦合进尺寸相当的光子晶体W5波导中,然后W5波导中的光被耦合进尺寸较小些的W3波导中,最后光被耦合进尺寸最小的W1波导.各级波导之间由半径逐渐增大的空气孔连接,空气孔半径逐渐变化相当于波导有效折射率在变化,所以各级波导可以看作是被折射率缓变结构连接起来.由于折射率的缓变,使得光从前一级波导耦合进相邻的后一级波导时反射很小,从而能有效地提高耦合效率.数值计算表明,在光子晶体禁带范围内,除了波导有限长度和波导微小禁带造成的微小不通带外,耦合系数一般能达80%左右,最高可达到95%.