利用相位掩膜技术制备光纤光栅的紫外曝光系统

光纤布拉格光栅在光纤系统中起着反射镜的作用,它在光纤通信和光纤传感技术中应用十分广泛[1].特别是近年发展起来的利用相位掩膜技术,对掺杂光纤芯径的紫外诱导轴向折射率变化来制备光栅[2],方法简单,适于大规模生产,更具有强大的生命力.伴随该技术的成熟与开发,已促进全光纤技术范围内的科学进步.     

集成光学波导光栅研究进展

报道了20世纪80年代以来,研究组在集成光学波导光栅研究领域的主要工作及研究成果。其中包括集成光学波导光栅的制备研究;若干非线性波导光栅器件研究;高效体相位全息布拉格光栅-光导板的耦合互连;单片集成波导光栅波分复用等。这些研究工作为光通信、光计算、光传感和光学信息处理等应用领域提供小型化、低功耗、超快速全光型器件奠定了技术基础。     

聚合物阵列波导光栅的制作技术

研究了聚合物阵列波导光栅AWG制作的几个关键技术.首先,为了克服反应离子刻蚀过程中单独使用光刻胶作掩膜而导致的光波导形状和尺寸偏离设计的缺点,采用了光刻胶与金属掩膜相结合的双掩膜技术进行器件制作.详细介绍了双掩膜技术制备聚合物AWG的过程,并得出铝膜作为掩膜的最佳厚度为100nm左右.测试给出了使用和没有使用双掩膜的对比结果,该结果表明使用双掩膜技术制作的波导质量明显好于单独使用光刻胶作掩膜制作的结果.其次,采用蒸气回溶技术来减小反应离子刻蚀产生的波导表面和侧壁的起伏,从而降低了波导的散射损耗.结果表明,蒸气回溶技术使所制作的波导表面的均方根粗糙度从41.307nm降低到24.564nm.     

准相位匹配扇形光栅铌酸锂光波导倍频绿光输出

采用外加电场极化方式对具有扇形光栅的 0 .5mm厚Z切铌酸锂晶体进行极化反转 ,制成了退火质子交换光波导。极化反转周期为 5 .8μm～ 6 .2 μm ,采用Nd∶YAG激光器输出的 1.0 6 4 μm连续激光为基频光波 ,实现了0 .5 32 μm倍频绿光输出 ,相互作用长度为 4mm ,耦入波导的基频光波功率为 10mW ,获得了 2 0 μW的绿色倍频光输出 ,归一化转换效率为 12 5 % (W·cm2 )。     

体积相位全息光栅的设计与制备

本文指出全息干版薄膜在曝光后处理过程中的收缩性和折射率变化对制备全息光栅的周期、倾斜度、布喇格入射角及衍射角的影响问题,并根据实验数据对光栅设计进行修正,再结合Kogelnik衍射方程及折射率调制度和曝光量的线性关系,在实验中基本上能准确设计出指定周期、倾斜度和衍射效率的全息光栅。     

体积相位全息光栅的设计与制备

本文指出全息干版薄膜在曝光后处理过程中的收缩性和折射率变化对制备全息光栅的周期、倾斜度、布喇格入射角及衍射角的影响问题，并根据实验数据对光栅设计进行修正，再结合Ｋｏｇｅｌｎｉｋ衍射方程及折射率调制度和曝光量的线性关系，在实验中基本上能准确设计出指定周期、倾斜度和衍射效率的全息光栅。     

光折变长周期波导光栅耦合器的设计和分析

为了实现在一种稳定的材料上制作简单的光栅耦合器,提出了在钛扩散铌酸锂波导上制作光折变长周期光栅耦合器的方案。利用有效折射率法和耦合模理论,确定了耦合器的结构参数,包括光栅周期为74.28μm,两波导的分开距离为8μm以及100%耦合情况下光栅的最小长度为2.42 cm。分析了传输光谱,得到3 d B带宽为5.20 nm。模拟结果表明,当光栅长度和偏移距离的容差分别为0.37 cm和0.21 cm时,耦合效率可以达到90%以上。该耦合器有望应用于粗波分复用系统。     

在一种新的聚合物材料上刻写正弦相位波导光栅及其特性研究

用双光束干涉法在一种新的聚合物材料IAC-4上刻写正弦相位型光栅,实现了光栅耦合光波导,并研究了该光波导对不同偏振态的入射光的传播特性,对光栅的形成进行了理论分析,对光波导的传播常数进行了数值计算,并对该波导光栅在导光的光强调制和方向控制及其在集成光学方面的应用进行了讨论,最后对任意入射角的光栅方程进行了理论探讨. 关键词： 波导光栅 有机聚合物 平板光波导 集成光学     

新型结构波导光栅耦合器的耦合特性分析和数值模拟

针对一种新型结构的波导光栅耦合器,通过求解波在直角坐标系下电场分量的亥姆霍兹方程获得了TE导模和TE辐射模的电场。运用模耦合理论分析了光束通过光栅被耦合到波导当中的情况。数值模拟了在不同的波导和光栅结构参数下耦合系数的变化情况。     

快速可调谐电光聚合物波导光栅

提出并设计了快速可调谐电光聚合物波导光栅.该波导光栅通过极化聚合物的线性电光效应 可实现谐振波长的纳秒级快速调谐，调谐灵敏度为61pm/V.研究了该波导光栅的反射谱和透 射谱特性与光栅周期,周期数,折射率调制函数及其调制大小的关系.讨论了波导光栅的材料 选择,制备工艺,快速可调谐性和偏振相关性.该波导光栅不仅克服了光纤光栅调谐速度慢和不利于大规模集成的不足，而且具有调谐灵敏度高,制备工艺与半导体工艺兼容和偏振无关 等优点. 关键词： 光通信器件 光波导 电光效应 聚合物 波导光栅 光纤光栅     

阵列波导光栅复用/解复用器焦场的数值分析

本文利用标量波动衍射理论分析了AWG系统焦场分布,数值计算了阵列波导光栅系统的焦场分布,此方法简便,对器件的优化设计有一定的指导意义.     

全息光栅的制作及光栅常数测定的研究

文章介绍了设计性实验——全息光栅的制作及光栅常数测定实验的设计思想、具体要求、常见问题、解决方案。     

ANALYSIS OF RECTANGULAR WAVEGUIDE GRATING SLOW-WAVE STRUCTURE WITH THE ARBITRARY SHAPED GROOVES

The rectangular waveguide grating slow-wave structure (SWS) with arbitrary shaped grooves is presented and analyzed in this paper. As an all-metal slow-wave circuit, it has properties that can be used in high-power millimeter-wave or sub-millimeter wave traveling wave tube (TWT). The unified dispersion equation and the expression of coupling impedance are obtained in this paper by means of an approximate field-theory analysis, in which the profile of the groove is approximately replaced by a series of steps and the field continuity at the interface of two neighboring steps together with the field matching conditions at the interface between the groove region and the interaction region are employed. A rectangular groove SWS was manufactured and the cold measurement was made. The experimental data are in good agreement with the numerical calculation. The derived transcendental equations are resolved numerically for four classical structures such as rectangular, dovetail, ladder and cosine. Finally, taking the rectangular waveguide grating SWS with rectangular grooves for example, the influences of physical dimensions on dispersion relation and coupling impedance are discussed.     

DIELECTRIC EFFECT ON THE RADIO-FREQUENCY CHARACTERISTICS OF A RECTANGULAR WAVEGUIDE GRATING TRAVELING WAVE TUBE

A new type of partial-dielectric-loaded rectangular waveguide grating slow-wave structure (SWS) for millimeter wave traveling wave tube (TWT) is presented in this paper. The radio-frequency characteristics including the dispersion properties, the longitudinal electric field distribution and the beam-wave coupling impedance of this structure are analyzed. The results show that the dispersion of the rectangular waveguide grating circuit is weakened, the phase velocity is reduced and the position of the maximum E _z is basically invariant after partially filling the dielectric materials in the rectangular waveguide grating SWS. Although the coupling impedance decreases a little, it still keeps above 40 Ω.     

阵列波导光栅解复用器输入/输出波导结构串扰的数值分析

本论文采用Marcatili方法分析矩形波导的模场特性,在此基础上计算了AWG波分复用/解复用器串扰与输入/输出波导间隙参数(dr/w),波导结构参数V的变化关系.计算了串扰值一定时,选取V参数与dr/w的关系曲线.分析了在不同折射率差波导中,串扰与偏振的相关性,为器件的整体优化设计提供了参考数据.     

带有布喇格光栅的光纤失配耦合器的传输特性分析(英文 )

本文利用模式耦合理论,分析了光纤失配耦合器在耦合区带有一个布喇格光栅后两光纤中基模场的传输特性,得到基模场发生耦合现象的条件及满足的方程． 采用数值分析方法模拟耦合现象,并得出了带有布喇格光栅的光纤耦合器用于波分复用／解复用的最优化设计方案．     

带有布喇格光栅的光纤失配耦合器的传输特性分析

本文利用模式耦合理论,分析了光纤失配耦合器在耦合区带有一个布喇格光栅后两光纤中基模场的传输特性,得到基模场发生耦合现象的条件及满足的方程。采用数值分析方法模拟耦合现象,并得出了带有布喇格光栅的光纤耦合器用于波分复用/解复用的最优化设计方案。     

多级衍射全息光栅

提出用Mach-Zehnder 干涉仪两步记录制作具有多级衍射的全息光栅方法。详细描述这种方法的原理,并提供了光栅样品的傅里叶谱及用这种多级衍射光栅实现图像多重的实验结果。