1.3μm光学环行器正向损耗及反向隔离比的理论及实验研究

在理论及实验上分析了影响光环行器插入损耗及反向隔离比的因素,讨论了环行器中起、检偏镜参数对其性能的影响.结果表明,起、检偏镜的各组参数存在最佳选择,以保证环行器具有低插损、高隔离比及与偏振无关的特性.作者研制的环行器正向损耗小于1dB,反向隔离比在25.5dB与28dB之间.     

棱镜分光式光学环行器及其应用

本文介绍梭镜分光式光学环行器设计理论与制备工艺以及在光纤通信和光纤传感系统中的应用。所研制的光学环行器光纤-光纤(单模)插入损耗小于2.8dB,隔离比大于25dB,回波损耗优于40dB.器件性能与偏振无关。     

高频环行器打火原因的分析

合肥光源(HLS)储存环高频系统环行器在工作中出现了两种形式的打火——谐波打火和束流丢失打火. 谐波打火的原因已经找到并予以解决, 但丢束打火的机制尚未明确. 文中描述了丢束后高频系统的响应过程, 分析了一些可能造成环行器打火的因素. 为了防止环行器打火受损, 建立了快速联锁保护电路, 该电路在历次打火中成功地保护了环行器.     

时分复用射频前端高功率微波波形响应

为研究系统级射频设备高功率微波前门效应,采用注入法对某4G基站的滤波器、环形器、低噪放及功放构成的射频前端进行实验研究。结果表明,高功率微波脉冲上升沿和下降沿被射频前端滤波器强烈反射,脉冲平顶段反射很小。反射波形在上升沿及下降沿呈尖峰、在脉冲中部呈平底,显示高功率微波陡峭的上升沿和下降沿包含的丰富的滤波器带外频率成分被反射,导致通过滤波器的脉冲头尾被削弱。经滤波器后,高功率微波脉冲可由环行器进入上行通道低噪放,进而被反射,环行进入下行通道功率放大器,被再次反射,再环行从注入口输出。实验中监测到了经两次反射环行的高功率微波脉冲。说明在高功率脉冲条件下,原本由环形器隔离的下行通道功率放大器同样会承受上行通道进入的高功率微波脉冲损伤的风险。     

大功率铁磁性微波部件微放电演变机理与抑制

铁氧体环行器是承载航天器微波系统大功率的关键器件,其大功率微放电效应是影响航天器在轨安全、可靠运行的瓶颈问题。从影响微放电效应的关键因素——二次电子发射特性出发,提出铁磁性微波部件微放电效应物理演变模型,揭示了铁磁性微波部件内部初始自由电子与二次电子运动的空间规律;通过改变铁磁性微波部件表面二次电子发射特性,揭示了铁磁性微波部件抗微放电优化设计的物理原理。在S频段铁氧体环行器中验证了基于表面二次电子发射特性的微放电效应抑制,将器件的微放电阈值从380 W提高至3400 W以上,提升效率大于900%。     

基于二维磁性光子晶体的三端口Y形铁氧体柱环行器

提出一种二维磁性光子晶体缺陷结构,实现了三端口Y形铁氧体柱环行器。采用平面波展开法和有限元方法计算环行器外部特性,计算结果表明:三角晶格二维光子晶体点缺陷微腔谐振频率与相应实验结果一致。在中心频率处,环行器传输效率最高,在输出与输入端口之间几乎没有能量损失;隔离度与插入损耗分别达到23.2dB和0.003 7dB。当偏离中心频率时,传输效率逐渐降低,随频率偏移量增大,环行器传输特性急剧变差。由于所设计的环行器以空气为背景,可克服空气孔结构Y形环行器隔离度低的不足,解决多个铁氧体柱带来的损耗大的问题,因此具有一定意义.     

四端口十字型二维磁性光子晶体环行器

提出一种新的二维磁性光子晶体缺陷结构,并采用该结构使用5个铁氧体柱实现了四端口十字型铁氧体柱环行器。在得到的正方晶格二维光子晶体点缺陷微腔谐振频率与文献中相应的数值结果一致的基础上,采用平面波展开法和有限元方法计算环行器的外部特性。数值结果表明:在中心频率处,环行器隔离度最高达23.49dB,插入损耗最低为0.0281dB;当偏离中心频率时,随着偏移量的增大,环行器的传输性能逐渐变差。设计的环行器的波导内只有一个柱体,从而解决了已有结构中多个柱体带来的插入损耗大的问题。     

低温共烧陶瓷铁氧体环行器的设计与分析

基于叠层片式化结构对工作于S波段的低温共烧陶瓷(LTCC)铁氧体环行器进行设计和分析,模拟研究了器件制备中面临的关键问题对器件频率特性的影响。研究结果表明,采用微波铁氧体层与陶瓷介质层构成混合结构,匹配电路以三维方式进行布线和互联,器件可以获得优良的带内特性。在器件的三维电路布线中,当连接两节阻抗线的导体圆柱端口气隙高度达到20 m时,器件的传输特性和隔离特性急剧恶化。此外,研究还发现微波铁氧体层与陶瓷介质层出现分层时,形成的气隙高度不应大于20 m,否则将导致器件的传输特性和隔离特性显著降低。因此,在进行LTCC铁氧体环行器的制备时,导体圆柱与陶瓷介质层以及微波铁氧体层与陶瓷介质层的异质材料匹配共烧是保障器件优良性能的关键。     

反射型四端口闭环光环行器的设计

提出并论证了一种反射型四端口闭环光环行器的设计方案.采用该设计时所有光路端口均在器件同一侧,并可以采取两种光路结构获得光路循环的功能.理论分析了其实现原理以及各个光学参量,实验证实了该方案的有效性.设计结果表明,采用该方案能使光环行器结构更紧凑,减少了装配所需的元件,有利于降低器件成本和装配难度,器件性能与传统直通型双级法拉第旋光片结构的光环行器的性能类似.     

双通道三端口反射式光环行器 结构与特性分析

为了降低广泛应用于光通信系统的光环行器的制造成本和占空比，增强系统中各器件的功能复用，提出一种功能复用反射式光环行器设计方案，利用透镜和反射镜组成光的空间交叉功能来实现功能复用以及光束方向传输引导，从而达到反射式光环行器输入 输出多尾纤之间的对应耦合。利用琼斯矩阵，从理论上对其主要性能进行了分析。分析结果表明，设计的光环行器在功能复用基础上具有低插入损耗、高隔离等特性，达到了光环行器的性能指标，在低插入损耗、高隔离的基础上具有功能复用效用。