Ti∶LiNbO_3二维渐变折射率光波导传播常数的计算

从Ti∶LiNbO3波导截面折射率分布的特点出发，得出一套计算传播常数简单而精确的方法。文中对该法进行了分析，并应用该方法计算了钛扩散波导的色散关系。该方法为钛扩散光波导集成光学器件的设计提供了一种较可靠的理论手段。     

Fermi折射率分布光波导的模方程

对Fermi折射率分布的特性进行了分析,用光线理论推导出Fermi折射率平面光波导的近似超越模方程.理论分析和实验结果比较表明,Fermi折射率分布函数能较好地描述准阶跃渐变折射率.得到的近似模方程相当精确地决定了这类波导的模式特性,比阶跃折射率近似精确.     

扩散平面光波导的传递函数方法

引入一种计算光波导传播特性的新方法传递函数方法。给出了公式推导,计算了扩散各向同性及扩散各向异性平面光波导的传播特性,并与其它方法所得结果进行了比较。结果表明用传递函数方法处理折射率渐变分布的光波导问题,计算相对简单,可以得到精确的数值结果。     

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。     

Ti：LiNbO3二维渐变折射率光波导传播常数的计算

从Ｔｉ：ＬｉＮｂＯ３波导截面折射率分布的特点出发，得出一套计算传播常数简单而精确的方法，文中对该法进行了分析，并应用该方法计算了钛扩散波导的色散关系，该方法为钛扩散光波导集成光学器件的设计提供了一种较可靠的理论手段。     

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。     

一种简单精准的渐变折射率分布光波导分析方法

渐变折射率分布的光波导分析对光波导器件的设计和研究至关重要, 近年来已提出了多种分析方法, 然而在简便性或准确性上都存在着不足. 为此, 提出了一种分析渐变折射率分布光波导的方法, 能够结合现有的Wentzel-Kramers-Brillouin近似法和离散化的波动方程, 构建模场分布, 再结合变分运算方程和修正的模式本征方程, 计算出较为精确的有效折射率. 与其他分析方法相比, 该方法较为简单, 而且有一定的精度.     

集成光学 光波导参数测试

TN252 2005031939 渐变折射率波导表面折射率的确定=Determination of surface index of graded-index waveguides[刊,中]／付国兰 (上海交通大学物理系．上海(200240)),曹庄琪…∥光学 学报．-2005,25(2)．-161-164 单调变化的渐变折射率波导的表面折射率大于波导 基模的有效折射率,因而不能用传统的m-线方法测量。 利用分析转移矩阵(ATM)方法研究了渐变折射率波导中 的表面等离子波,提出了一种确定波导近表面折射率的实     

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.     

封面故事

<正>Luneburg透镜,一个经典的渐变折射率分布的球形透镜,具有无像差理想成像和理想聚焦的新奇物性。通过三维空间中渐变折射率介质调控其光传输特性,从而实现传统单一的均匀介质透镜器件所不具有的消像差、大视场的功能,在纳米光子学、集成光学、通信光纤等领域具有重要应用潜力。根据有效介质近似理论,其内部渐变的折射率分布可通过渐变超材料等效为渐变折射率介质来实现,但受现有微纳加工方法的限制,目前已     

渐变折射率波导表面折射率的确定

单调变化的渐变折射率波导的表面折射率大于波导基模的有效折射率,因而不能用传统的m-线方法测量。利用分析转移矩阵(ATM)方法研究了渐变折射率波导中的表面等离子波,提出了一种确定波导近表面折射率的实验技术,在波导折射率分布的拟合中,得到了比传统逆WKB方法更为合理的结果。     

Ag-Na离子交换玻璃波导的折射率分布研究

用Ag-Na离子交换技术制备了玻璃平面波导.通过棱镜耦合技术测量了波导的模折射率,用反WKB方法拟合得到了平面波导的折射率分布为高斯分布.发现Ag-Na离子交换的扩散系数与交换时间有关,并且随着交换时间的增加而减小.使用随离子浓度变化的扩散系数求解扩散方程得到了玻璃内部Ag离子浓度分布,并通过SEM谱证实了求解的正确性;使用一次多项式模拟的方法求解折射率变化与Ag离子浓度变化之间的关系,得到了平面波导的折射率分布.与反WKB法只能获得多模离子交换平面波导的折射率分布相比,这种方法可以得到任意扩散时间下折射率变化与Ag离子浓度,可以获得单模平面波导的折射率分布.     

二次多项式折射率分布平面光波导的模式

对于折射率分布为二次多项式的非对称平面光波导,求解了Helmholtz方程,推得用抛物柱函数表示的模式场分布和模方程.结果可用于处理这类波导(如银离子交换玻璃光波导等)的模耦合或有关器件的问题.     

费米折射率波导的包层吸收模谱特性和溶液浓度传感研究

采用0.004AgNO3-0.996NaNO3混合熔融盐,用离子交换技术在德国B270光学玻璃上制备了费米折射率分布渐变波导,理论分析了费米折射率分布渐变波导的包层吸收模谱特性.导波损耗测试实验验证了解析结果.在此基础上,提出了一种用于液体包层吸收损耗测试的双样品盒串连的波导回路.测试结果证实表征溶液包层吸收特征的折射率虚部与溶液浓度之间具有十分显著的线性关系,测试灵敏度与波导的模式和波导参量有关,尤其与波导层厚度有非常敏感的关联性.利用这个关系传感测试了13种不同浓度的耐晒果绿染料水溶液样品的浓度,结果显示测试值与实际配制浓度值的均方差小于0.07%.     

基于自聚焦效应的新型模斑变换器

提出了一种新型的基于渐变折射率波导自聚焦效应的模斑变换器,分析了均匀折射率波导和渐变折射率波导的模式场分布及传输特性,研究了自聚焦效应的原理。利用时域有限差分法,计算得到了该变换器的插入损耗和回波损耗,所提模斑变换器与现有的最好模斑变换器的性能相当,但长度缩短至其1/6。该新型模斑变换器可用于集成光学系统中。     

多层线型分割法分析渐变型平板介质波导

提出了一种求解渐变折射率平板光波导的传播常数和场强分布的数值计算方法,计算了几类典型的渐变折射率波导的传播常数数值,并与其它方法进行了比较,结果表明,该方法计算的精度极高,速度较快,有实用价值.     

光子晶体线缺陷波导中的折射率相位移调制增强效应

在传统的基于全内反射原理的低折射率比介质波导所构建的相位移调制型光学器件中,调制区域的长度通常在毫米到厘米量级.由于器件横向尺寸保持在微米量级,因此狭长结构成为了传统光波导器件的典型特征,这限制了光学器件集成度的提高,严重制约了集成光路的进一步发展.光子晶体的出现为高密集成光路的发展提供了一条新的途径.本文使用平面波展开方法计算了光子晶体线缺陷波导中的色散曲线.研究发现:在色散曲线下边缘处,材料折射率的一个微小变化可以引起传输常数的较大变化,如果工作频率点选择在带下边缘附近,则可以大幅度减小相位移调制型器件调制区域的长度.本文使用时域有限差分方法进一步验证这种增强效应,计算结果表明,对于0.46%的折射率变化,光子晶体线缺陷波导中的相位调制长度仅为均匀媒质中相位移调制长度的11.7%.通过以进一步研究,这种增强效应有望应用与高密度集成光路.     

金属包层渐变折射率介质光波导的传输特性与损耗

用金属包层介质光波导损耗的微扰理论及藉助多层近似法用递推公式分析渐变折射率波导传播常数的方法,对几种类型的金属包层渐变折射率介质光波导的传输特性与损耗进行分析和讨论,得到了与精确数值计算结果相吻合的结果.     

Nb扩散LiTaO_3光波导的折射率分布测量

<正> 在Ⅱ—Ⅳ族半导体、LiNbO_3、LiTaO_3及玻璃等材料的衬底上,用扩散法制作光波导是实现集成光路有希望途径之一。要了解这种扩散光波导的传播特性,必须完整地掌握波导折射率分布的细节。目前,测量扩散光波导折射率分布的方法,有使用干涉显微镜的直接测量法和使用X射线微量分析器的间接测量法。我们用透射式干涉显微镜拍摄了Nb扩散LiTaO_3光波导的折射率分布干涉图形,用测微     

确定离子交换平面波导折射率分布的预测-校验法

提出一种基于反WKB法与分段线性插值的最小二乘拟合方法(即预测-校验方法)来确定离子交换玻璃波导的横向折射率分布,它将反WKB法与分段线性插值所计算出的结果作为近似值(预测),然后进行最小二乘拟合(校验),并与基于反WKB的分段线性插值方法进行比较.数值计算表明,这一算法能有效地重建渐变离子交换平面波导的横向折射率分布.