光子晶体波导耦合的波分复用研究

两平行光子晶体单模波导的相互耦合组成一个耦合结构。两本征模的色散曲线相交并出现简并,简并模之间的耦合作用使模式的分布发生了改变。由于耦合的作用,各个波长的光波会在不同的波导中传输。在简并点处两本征模发生解耦合,光波会沿着原来的方向传输。将两个不同耦合长度的光子晶体波导耦合结构集成在一起,就可以组成一个三波长的光子晶体波分复用器。     

光子晶体耦合缺陷波导两通道解波分复用器

提出了一种新型两通道光子晶体解波分复用器.首先使用平面波展开法分析了耦合缺陷波导的特性.接着对双耦合缺陷波导之间的耦合效应进行分析.然后,利用耦合效应设计了一种高效的解波分复用器,使用有限时域差分法研究了不同波长的光在解波分复用器中的传输特性,并计算出了电场分布图.仿真结果表明,该种结构可以实现波长分别为1 266nm和1 311nm两种光波的解波分复用.由于耦合缺陷波导具有更小的群速度,此种结构较基于线缺陷波导耦合的解波分复用器具有更小的耦合长度,从而减小了系统的体积.     

平行光子晶体波导的传输特性及应用

采用时域有限差分法研究两平行光子晶体波导的传输特性及模场分布,利用耦合模理论计算光子晶体波导的耦合系数。计算结果表明,在不同的频率范围内两平行光子晶体波导之间表现出不同的耦合特性:在高频段(0.32~0.44)(ωa/2πc)的范围内两直波导表现出相互的能量交换,实现光耦合,耦合系数随入射波频率增加而减小;而在低频段(0.29~0.32)(ωa/2πc)的范围内,两波导的传输谱图几乎重合。最后,提出一种采用固定波导耦合长度同时实现光分束及光均分器的方案,当耦合长度取34a时,可将频率为0.333(ωa/2πc)和0.357(ωa/2πc)的两入射波分束传播,同时将低频段中的任意频率波进行能量均分。     

基于三角晶格光子晶体多模波导1×2分束器的优化设计

依据自映像原理,设计了一种基于三角晶格光子晶体多模波导的1×2分束器.采用时域有限差分法模拟了光波在分束器中的传播行为,并计算了分束器的传输效率.结果表明,仅仅通过改变多模波导与输出波导联结处的介质柱的位置对结构进行优化,便可大大提高分束器在工作点频率处的传输效率和带宽,其多模耦合区的长度可低至3.1 μm.因而本文所设计的分束器具有更小的器件尺寸和更高的传输效率,易于大规模集成的实现,在未来的集成光路中具有广泛的应用价值.     

利用耦合波导列提高光子晶体波导辐射

将耦合波导列应用于光子晶体单模波导,提出一种提高光辐射的光子晶体结构. 基于时域有限差分方法的理论研究表明,当将耦合波导列附加到单模光子晶体波导出口端的适当位置,使出射光分成若干强弱不一的光束,这些光束在传播空间通过干涉形成一定程度的汇聚,大大提高了光子晶体波导在水平方向的光辐射效率. 另外,当耦合波导列的行数大于某固定值(2N=8)时,辐射质量基本保持不变,由此可获得最紧凑的器件结构. 这种类型光子晶体在近场光学和集成光学等诸多方面有潜在的应用价值.关键词：光子晶体波导光辐射波导列耦合波导     

跑道型结构光子晶体波导定向耦合器

鉴于波导定向耦合器在集成光路以及光电集成方面的广泛应用,提出了一种基于光子晶体波导间高效耦合的光子晶体定向耦合器。通过主波导和耦合波导间的耦合,可以实现对波长为1490nm和1550nm电磁波的高效分光。在将器件长度控制在30μm左右的同时,其总效率高达93.05%。另外,发现主波导和耦合波导间介质柱结构参数对电磁波的耦合周期有着极大的影响。并通过将介质柱沿z方向拉伸0.1a(a为晶格周期),设计了工作波长为1530nm和1540nm的光子晶体定向耦合器,器件长度仅为60μm。通过拉伸介质柱的纵向长度,可以大幅减小耦合周期,这对缩小器件体积以及实现更为密集的波分复用有着重要的意义。     

基于自映像的光子晶体波导分束器的设计

通过研究2维正方晶格光子晶体波导多模干涉的自映像效应,优化设计了一种新型1×2光子晶体波导分束器,采用时域有限差分法对其传输特性进行模拟分析。设计过程中,根据多模干涉耦合区中周期出现的双重像的位置确定两个单模输出波导的位置,通过在分束器输入和输出耦合区的连结处设置介质柱,改变输入和输出耦合区中的模场分布,实现模式匹配,从而明显减小分束器的反射损耗。计算结果表明:设置的介质柱归一化半径分别为0.08和0.177时,对于波长为1.55μm的入射光,该分束器的透射率可高达93%。     

基于自映像的光子晶体波导分束器的设计

通过研究2维正方晶格光子晶体波导多模干涉的自映像效应,优化设计了一种新型1×2光子晶体波导分束器,采用时域有限差分法对其传输特性进行模拟分析。设计过程中,根据多模干涉耦合区中周期出现的双重像的位置确定两个单模输出波导的位置,通过在分束器输入和输出耦合区的连结处设置介质柱,改变输入和输出耦合区中的模场分布,实现模式匹配,从而明显减小分束器的反射损耗。计算结果表明:设置的介质柱归一化半径分别为0.08和0.177时,对于波长为1.55 μm的入射光,该分束器的透射率可高达93%。     

并联谐振腔光子晶体单通道侧面耦合波导

分析了多光子晶体谐振腔的并联耦合模理论,并根据该理论设计了单通道光子晶体侧面耦合波导以实现光子晶体器件与光源间的高效耦合.理论研究表明并联谐振腔的耦合效率与谐振腔数量、间距以及品质因子相关.经优化耦合面积和耦合效率,最终选择了5个谐振腔并联作为单通道侧面耦合波导的耦合部分.通过设置谐振腔间距改变其对称性,从而实现侧面耦合波导的单通道传播.在1.55μm工作波长下,单通道侧面耦合波导的耦合效率可达94.49％.     

光子晶体光纤和波导

文章简述了光子晶体光纤和光子晶体波导的类型,导光原理及制作方法等,展示了近年来它们的进展及重要的应用前景。     

A dual-channel wavelength multiplexer / demultiplexer based on the restricted-resonance self-imaging effect

The authors propose a high-performance 980 / 1550-nm wavelength multiplexer / demultiplexer based on the restricted-resonance self-imaging effect in a buried-type waveguide system. The device functions either as a multiplexer or a demultiplexer, depending upon the direction of light propagation. Using the modal propagation analysis (MPA), characteristics of the device are investigated. We carried out the design of the device and showed that the device performance can be optimized by appreciate selection of the coupler width. A demultiplexer with an insertion loss of 0.4 dB and contrast of 25.5 dB at wavelength 1550 nm and 32 dB at 980 nm is demonstrated.     

Strengths and diameter variations of fused silica fibers prepared in oxy-hydrogen flames

Abstract

The efficacy of using oxy-hydrogen torches as heat sources for preparing optical fibers has been investigated. It was found that fibers with uniform diameters and high strengths can be prepared routinely in kilometer-lengths, using torches of the surface mixing type. Feed back control of drawing speed was not used; diameter variations were nevertheless comparable to those obtained in furnace drawing under similar conditions (3～5%). Fibers drawn from Suprasil-2 F rods and coated with a General Electric thermally curable silicone were consistently strong regardless of whether they were prepared with torches made from metal or from quartz tubes. Several kilometer-lengths exhibited strengths ranging from about 3.5 GPa (500 KSI) to 6.9 GPa (1,000 KSI) when tested in 20-m gauge length. However, the strengths of the fibers prepared from TO-8 F rods varied widely and depended strongly on the level of contamination in the as-received glass rods.     

Proposal for a New Dense Wavelength Division Multiplexing Filter Based on Two-Dimensional Photonic Crystal Ring Resonator

Abstract

A new optical filter design based on a two-dimensional photonic crystal ring resonator structure with an N-channel model is proposed in this article. This study also shows that modifying the scatter radius and the waveguide width can significantly improve the performance of the original structure, which can solve the mode mismatch problem for output waveguide. Here, an example of a 16-channel photonic crystal ring resonator is provided; wavelength spacing of 1.6 nm and a high quality factor Q of 6,000 were achieved. The optical filter would be a potential key component in the application of dense wavelength division multiplexer devices.     

InP-based 1.3/1.55 μm wavelength demultiplexer with multimode interference and chirped grating

We propose a novel 1.3/1.55 m wavelength demultiplexer for integration with lasers and detectors on the InP material system. A chirp grating is placed inside a multimode interference (MMI) structure to shorten the device length and increase wavelength tolerance. The simulation using the bi-directional beam propagation method proves that the demultiplexer can have very low insertion loss and high isolation ratio. The approach of grating fabrication is also described.     

基于光子晶体共振耦合的四波长波分复用/解复用器

谐振腔因其具有选频功能而在集成光学领域具有广泛的应用. 通过两个光子晶体环形腔、四个不同尺寸的光子晶体微腔及波导之间的耦合, 实现了1310 nm, 1550 nm, 1600 nm和1650 nm 四个波长的波分解复用．时域有限差分法模拟分析的结果表明, 仅仅通过调制输出波导边缘介质柱的半径, 即可使四个波长的输出效率均达到90%以上. 所设计的器件不但效率高, 而且尺寸小(约为12 μ m× 17 μ m), 在未来的光通信领域中具有潜在的应用价值.