用有效折射率/有限元法设计1.55μmTi:LiNbO3单模条波导及其方向耦合器

应用有效折射率/有限元法(EI-FEM),考虑到LiNbO3晶体和Ti扩散的各向异性,折射率增量与寻常光、非寻常光及波长色散的关系,设计了1.55μm光波长下工作的z切y传播Ti:LiNbO3单模条波导的制备参数,计算和分析了其单模特性、模式场分布及其变化规律.扩展了EI-FEM,将其用于求解耦合波导系统,确定了方向耦合器的耦合长度及其波长色散特性.     

用有效折射率法和有限元法分析多量子阱条形光波导

本文提出了一种快速和精确分析多量子阱(MQW)条形光波导的新算法。它基于有效折射率法和有限元法的结合。首先,由等效的平面波导替换多量子阱条形结构,用有效折射率法从原来问题得到平面波导的折射率分布;然后,用有限元法计算等效结构中E_(mn)~x模和E_(mn)~y模的传播常数和场强分布。文中给出了任意阱数和不同宽度多量子阱的对称结构和不对称结构的结果。     

1.5μm Ti:LiNbO_3光波导TE_0模偏振器

在1.523μm波长He-Ne激光,对于Z切Ti扩散LiNbO_3光波导及其带有金属包覆/介质缓冲层的偏振器结构,理论上计算了单模波导的工艺参数和基模的吸收损耗系数.文中用TM_0模的共振吸收效应,在1.5μm波长首次研制成Ti:LiNbO_3光波导TE_0模偏振器.当器件长度为2mm和9mm时,其消光比分别为20dB和25dB.     

Ti：LiNdO3波导折射率的测量和在各个波长折射率的计算

钛扩散铌酸锂光波导是应用很广的一种光波导器件，知道铌酸锂扩散波导的有效折射率和扩散后表面折射率对于进一步设计波导和分析波导特性很有意义。本文用在0.6328μm可见光下测量波导的有效折射率，利用色散方程推导出铌酸锂波导在其它各个波长的折射率。介绍了通过z切的折射率修正到x切向下的折射率的方法，该方法可以推广到任意切向。此外，还给出了计算波导表面折射率方法，即可以计算出波导扩散后形成的最大折射率差。文中给出了在1.55μm下x切y传铌酸锂波导有效折射率的计算实例。     

介质光波导模式传播特性的有有效折射率/有限元分析法

本文扩展了有效折射率/有限元法(EI-FEM)的应用,对几种不同结构和折射率分布的介质光波导的模式传播特性进行了计算和分析,并讨论了该方法的精度。结果表明,EI-FEM为各种集成光学器件设计提供了一种简单快速、适应性强、系统化而又比较精确的近似计算方法。     

Ti：LiNdO3波导的折射率计算与测量

Ti：LiNdO3光波导器件在光纤通信、光纤传感、信息光学以及非线性光学领域有着重要而广泛的应用。可调谐滤波器是下一代光通信网络中重要的器件，可用来构成动态的OADM，集成光波导声光可调谐滤波器（IAOTF）是实现此种功能的最具潜力的器件之一。该器件需要在X切Y传的Ti：LiNdO3晶片上采用Ti扩散技术完成。对于可调谐滤波器的设计而言，具有低损耗、单模传输、高质量的光波导是非常重要的。因此必须研究扩散波导的折射率分布以及它与波导参数之间的关系。现有文献多只给出Z切LiNdO3波导的折射率在不同扩散参数下的分布。而对X切Y传的LiNdO3波导折射率未作讨论。在其他扩散条件都一定条件下，可以认为不同切向下扩散波导折射率变化。只是由于不同切向下扩散常数不同造成的，所以本文提出用Z切下折射率分布修正X切下的折射率。本文通过两种不同的方法分别计算了X切Ti：LiNdO3波导折射率随扩散条件的变化规律。从计算的结果可以验证Z切下折射率分布修正X切下的折射率的方法是可行的。其中方法二还可以计算扩散波导的有效折射率。并用棱镜耦合方法测量有效折射率，通过有效折射率计算出折射率差。并对两种方法得到的结果进行了分析比较。     

白光在LiNbO_3∶Fe晶体中写入的任意折射率分布光波导

在理论分析Li NbO3∶Fe晶体中光致折射率变化分布与写入光的强度分布之间关系的基础上,提出了一种在该晶体中写入具有任意折射率分布光波导的新方法.利用由白光经电寻址空间光调制器得到的强度分布不同的片光辐照晶体,分别写入了折射率呈误差函数分布和平方律分布的光波导结构.采用干涉法测量了晶体中的光致折射率变化,并用推导出的折射率变化分布解析表达式很好地拟合了测量数据.实验结果表明,该方法是可行的.利用白光光源结合高分辨率的空间光调制器有望在多种光折变材料中制备出具有任意折射率分布的高质量光波导.     

三维有限差分波束传输法：用于Ti：LiNbO3方向耦合器的模拟

提出求解三维傍轴近似波动方程的交替方向隐式并分格式，并用它模拟Ｔｉ：ＬｉＮｂＯ３方向耦合器。     

基于LiNbO_3的长周期波导光栅可调谐耦合器的设计

设计了一种基于LiNbO_3的长周期波导光栅可调谐耦合器.该耦合器利用长周期光栅的独有特性将输入波导的导模经包层模耦合至输出波导导模.由于LiNbO_3的电光效应,波导光栅芯层与包层的有效折射率随外加电压变化,从而耦合器的谐振波长及耦合效率可由外加电压调谐.分析了光栅周期与耦合器的长度对耦合器带宽和耦合效率调谐范围的影响,以及波导尺寸对谐振波长调谐灵敏度的影响.结果表明光栅周期越短,耦合器长度越长,则耦合器的带宽越窄,耦合效率调谐范围也越大.此外,谐振波长调谐灵敏度随波导宽度的增加而减小,而波导厚度对谐振波长调谐灵敏度的影响可以忽略.对光栅周期为94μm、长度为3.52cm的耦合器进行仿真,结果表明,谐振波长灵敏度为26.2pm/V,3dB带宽可达4.5nm,当外加电压从0变化到200V时,谐振波长变化5.24nm,耦合效率可在1到0.15之间进行调谐.     

三维有限差分波束传输法:用于Ti∶ LiNbO_3方向耦合器的模拟

提出求解三维傍轴近似波动方程的交替方向隐式差分格式，并用它模拟Ｔｉ∶ＬｉＮｂＯ３方向耦合器     

聚合物脊形光波导的变分有效折射率法分析

聚合物脊形光波导是聚合物集成光电子器件的重要构成单元.利用有效折射率法计算聚合物脊形光波导的横向折射率分布及有效折射率,将各区域中的光场分布近似用分段函数表达.基于导模满足的标量波动方程,利用变分法确定变分参量,以求得准确的横向光场分布.对聚合物脊形多模光波导基模和高阶模的色散特性与横向场分布进行分析,研究了波导结构参数对色散特性的影响,计算出TM基模和高阶模的光场分布,得出了聚合物脊形光波导的单模传输条件.研究表明,该方法计算量小、精度高,对聚合物光电子器件中脊形光波导的理论分析与设计优化提供了简单高效的方法.     

LiNbO3:Fe晶体中光写入波导时折射率的变化规律

研究了利用光辐照法制作光折变波导时LiNbO3:Fe晶体中折射率变化的规律.分别采用波长为6328nm和532nm的寻常偏振和非常偏振的细激光束和片状激光束，在LiNbO3:Fe晶体中进行了写入波导实验.研究表明，制作波导的写入光宜采用寻常偏振光.在利用由光束辐照LiNbO3:Fe晶体形成的正折射率变化区域作为波导结构时，必须严格控制辐照时间.否则，由于长时间光辐照会带来较强的噪音栅以及折射率变化区域会发生扩展，而难以形成优 质波导.利用片光在“三明治”方式辐照下，以小曝光量制作波导时，可以避免噪音栅的 关键词： 光致折射率变化 光折变波导 光辐照法 LiNbO3:Fe晶体     

极化子荧光及其断层扫描对Ti:LiNbO3光波导表征研究

小极化子(Nb⁴⁺_Li)荧光处于700—950 nm谱段，对不同化学还原程度同组分的纯铌酸锂晶体的研究表明荧光的强度反映了化学还原程度的强弱.从小极化子浅层能级出发，提出以“1中心3级态跃迁”来描述小极化子的受激荧光过程.钛扩散铌酸锂光波导(Ti：LiNbO₃)表面还原程度的均匀性可能在波导制造的热扩散过程中被破坏.在对铌酸锂波导表面、深部的扫描结果中，荧光的强度呈现出表面与深部、波导内与外的差异，表面的强度是深部的6—8倍.研究表明，利用非损伤性的极化子荧光谱，对加工过程热处理进行检控是非常有效的.同时，波导内与外的荧光强度差异间接反映了波导的横切面的外形.