低插入损耗阵列波导光栅的设计

研究了阵列波导光栅的插入损耗.针对损耗来源,讨论了各项损耗的研究方法.分析了结构参量对损耗的影响,讨论了降低损耗的设计思路.对结构参量进行优化,设计了8通道200 GHz间隔的阵列波导光栅,中心通道插入损耗为1.37 dB,低于目前商用器件的1/2.对阵列波导光栅的设计具有一定的指导意义.     

Y分岔波导热光控制工作机构

对Y分岔K~+离子交换沟道波导热光控制作用的工作机构进行了理论分析。计算结果表明,只有在Ti薄膜热子下面的区域形成了独立的热光波导,才可能解释实验测得的高消光比值。在器件的制作过程中采用了特殊的SiO_2抬离工艺,     

质子交换Y分支光波导弯曲损耗研究

对采用退火质子交换技术(APE)制备的具有正弦型弯曲和余弦型弯曲两种不同的S型弯曲的Y分支光波导,利用宽角有限差分光束传播法,就过渡区长度、波导表面折射率增量、掩模版开口宽度等对波导弯曲损耗的影响进行了研究。结果表明,两种S弯曲下的Y分支波导的弯曲损耗,随波导结构参数的变化基本上是相同的,但二者的表现并不完全一致。数值计算结果为相应波导器件的设计和制备提供了一定的参考。     

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。     

新型低损耗氧化硅Y分支光波导

提出了一种新型的Y分支光波导结构。该Y分支波导由一个人射波导,一个过渡波导和一对出射波导组成。过渡波导用于改善放射基模与出射偶对称模之间的场分布匹配,有效地提高了功率耦合效率,降低了分支耦合损耗,波束传播法（BPM）数字模拟计算表明,该结构在1．31μm和1．55μm波长下可分别达到0．041dB和0．052dB分支耦合损耗。实验中用等离子化学汽相沉积（CVD）技术制备了SiO2分支波导样品,在上述两波长下分别测得分支耦合损耗为0．08dB和0．09dB,基本达到了设计指标。     

Y波导调制器残余强度调制研究

为提高Y波导调制器调制性能从而提高光纤陀螺的整体性能,分析了用于光纤陀螺的Y波导相位调制器残余强度调制产生的机理,即存在波导缺陷以及基底杂散光反射;阐述了残余强度调制对光纤陀螺系统特性的影响,残余强度调制主要影响光纤陀螺的标度因素;测试了不同Y波导残余强度调制的波形特性和它的线性分量及干涉分量大小,不同Y波导残余强度调制大小差异较大,性能好的Y波导残余强度调制大小可以控制在1‰以内;测试了温度对残余强度调制波形特性的影响,残余强度调制受温度影响较大,极端温差下残余强度调制大小波动可达20%;根据残余强度调制的产生机理和线性干涉分量比的大小,提出改进Y波导制作工艺的措施,以期提高Y波导的调制性能。     

4通道交叉型二氧化硅光波导延迟线阵列的设计与制备

设计并制备了一种高集成度、低成本、低损耗4通道交叉型二氧化硅光波导延迟线阵列。利用BPM软件对交叉结构光波导延迟线的Y分支的损耗、弯曲损耗进行数值模拟。综合考虑器件尺寸和损耗参数,设计交叉型延迟线结构的弯曲半径最小为1 500 μm,引入优化的锥口Y分支结构和垂直相交波导结构。采用标准半导体制作工艺制备器件,测试得到了器件的红外输出光斑,延迟线延迟时间分别为0、113、226和339 ps。4通道二氧化硅延迟线阵列能实现相邻通道相等的延迟时间间隔,且可通过集成实现延迟时间的增加,同时输出端可以与光纤阵列集成。     

扩展多模波导全内反射型Y分叉开关的分析

利用全内反射和波导理论，分析了多模波导反射区全内反射(Total Internal Reflection，TIR)型光开关的物理模型和降低串音和损耗的原因，给出改进Y分叉全内反射型光开关特征的近似计算方法。数值模拟表明，扩展多模波导的Y分叉全内反射开关的串音和损耗可分别下降15．5dB和0．65dB以上。     

降低AWG插入损耗和串扰设计新方法

在AWG器件的设计中引入了抛物线型的楔形波导结构,根据过渡区理论优化了引入的抛物线型楔形结构的形状和尺寸.采用抛物线型楔形结构代替直线型楔形结构,AWG的插入损耗降低了2 dB左右.在优化参数时使输出/输入波导间距与阵列波导间距取不同的值,并使输出/输入波导间距适当增大,而阵列波导间距取较小值,这样使得串扰降至－30 dB以下且插入损耗保持在低水平.运用光束传播方法给出器件的输出光谱并证实了理论上预想的结果.     

基于Y型分支与布拉格光栅结构的集成光芯片研究

采用Y型分支与深刻蚀布拉格波导光栅相集成的方案,制备了带有通道监控功能的1×8光分路器集成芯片.耦合封装后的集成光芯片同时实现了稳定的通道光信号传输与监控功能.集成光芯片8通道反射谱中心波长范围为1597 nm～1639 nm,间隔为6 nm,3 dB带宽最大为0.67 nm,通道反射率最低为88.24％.1550 n...     

基于插入损耗的光纤信号调制器

基于光纤连接的横向偏移造成的插入损耗研制了一种的新型的光纤信号光调制器。调节对接光纤的横向偏移,可以调节对接光纤间的光耦合效率,利用调制信号调制横向偏移可实现对光纤传输光信号的调制。实验中,将调制电信号放大并加载于压电陶瓷使其振荡,由此控制对接光纤的横向偏移与调制信号同步变化,实现了对下一级光纤输出端光强的调制。这种光纤信号调制器主要针对光的振幅调制,实验中获得调制度优于95%,信噪比约为20dB,带宽约为200kHz。具有价格低廉、调制度高的特点,可应用于光纤传输信号的调制及信号斩波等。     

冰洲石-玻璃组合平行分束偏光镜的设计研究

为了既节省稀有昂贵的冰洲石晶体材料，又实现偏振光的大剪切差输出，采用冰洲石晶体与光学玻璃组合的方法，设计了一种新型平行分束偏光镜。该棱镜的前后半块分别为ZBaF₃玻璃和冰洲石晶体，由大折射率液态胶合剂溴代萘胶合而成。实验测试表明：该棱镜透射的2束平行光的消光比，o光可达10^－5；尽管受到光学玻璃的影响，e光的消光比仍优于10^－3；透射比均与纯冰洲石晶体材料的棱镜基本相当。理论分析表明：该棱镜自身结构带来的性能影响在一定情况下完全可以忽略，因此具有较好的应用前景。     

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.     

双偏光大分束角输出棱镜的设计方法

本文介绍了一种双偏光大分束角输出的晶体偏光棱镜的设计方法。作者从实用性和工艺可行性两个角度考虑，采用了单、双窗两种设计形式，并给出了相关数据和具体工艺要求。器件结构紧凑、消光比高、使用方便。     

Reduction of insertion loss after annealing of silicon oxynitride optical waveguides

The insertion losses of silicon oxynitride (SiON) waveguides have been measured in the 1550 nm wavelength region. The waveguide structure consisted of a 2.0μm SiON waveguide core with a refractive index of 1.50, a 0.5μm SiO₂ upper cladding and a 5.0μm SiO₂ lower cladding with a refractive index of 1.45. It was found that the wavelength-dependent insertion losses of the waveguide were greatly reduced by annealing, and the loss was decreased more than 5.7 dB/cm at 1550 nm after annealing at optimum conditions. The former was attributed to the reduction of the absorption caused by N-H and Si-H vibration modes, and the latter was due to the improvement of the interface roughness and homogeneity in the waveguides after annealing.     

Analysis of cylindrical microlenses simultaneously implementing beam-splitting and focusing based on rigorous electromagnetic theory

A cylindrical microlens for implementing both functions of beam-splitting and focusing on the preset positions is proposed. Phase functions of the microlenses are determined by the ray-tracing method. The performance of the microlenses is investigated based on rigorous electromagnetic theory and the boundary element method. Numerical results show that the designed microlenses basically can realize beam-splitting and focusing on the preassigned positions simultaneously. Dual and triple beam-splitting and focusing on the expected positions by the designed microlenses are demonstrated. Diffraction efficiency of the the beam-splitting and focusing is evaluated.     

一种利用光电流和光透过曲线测量电吸收调制器插入损耗因素的方法

提出一种新颖的方法用于测量电吸收调制器（electroabsorption modulator,EAM）各种因素造成的插入损耗.此方法仅需要测量波长相关的光电流（I_ph-λ）和光透过功率（P-λ）的数据,通过最小二乘法拟合出结果.理论分析表明此方法较精确,实验表明测试结果与理论拟合结果自洽得很好. 关键词： 电吸收调制器 插入损耗 吸收曲线 光生电流     

立方棱镜二向色分光膜消倍频反射峰的设计

立方棱镜二向色分光镜是实现多光谱共光路的重要器件.立方棱镜二向色分光镜因偏振效应而在高级次倍频处出现高反射峰,严重影响了短波区的透过率.利用虚设层概念,设计出了400 nm～900 nm波段高透过、1 064 nm激光波段高反射的立方棱镜二向色分光镜.给出了消除倍频反射峰的有效方法,并成功制作出光学性能优良的样品.采用这种设计方法获得的膜系结构简单,膜层数量少,材料选择广泛,对工艺要求简单,便于工艺实现,可重复性好.     

预测声屏障插入损失的抛物方程法及其初始声场研究

Salomons建立的抛物方程(CNPE)方法可以预测非均匀环境中的声屏障插入损失。但是该方法在声屏障与声源距离较近时会产生较大误差。文中通过理论分析发现产生该问题的原因在于CNPE方法所使用的Gauss初始场仅适用于小仰角(10°以内)范围内的声波。为解决Gauss初始场引起的问题,推导了可以用于较大仰角声波的更高阶数的Gauss初始场。通过数值仿真对比了不同阶数的初始场在CNPE方法中的效果。结果表明:4阶初始场是最适合CNPE方法的初始场,将该初始场与CNPE方法相结合,可以准确预测当声屏障与声源距离较近时的插入损失.     

计入地面附加衰减的声屏障插入损失估算方法*

基于理论推导和计算,给出了公路声屏障声学设计中,在考虑地面附加衰减情况下计算插入损失的方法。该方法综合考虑了有限长线声源无限长声屏障绕射声衰减量、有限长线声源地面衰减量及遮蔽角对插入损失的影响。通过与《声屏障声学设计和测量规范》（HJ/T90-2004）的计算结果的对比,验证了本文所给方法的精确性及可行性,并对规范所给地面衰减修正量进行了商榷。最后,给出了当预测点位于有限长路段中央法线上时,通过计算线声源地面衰减量得到计算插入损失所需参数值,再计算插入损失的简便方法。本研究为存在地面附加衰减情况下有限长声屏障插入损失计算提供了一个新的参考方法。