平顶型蚀刻衍射光栅波分复用器优化设计

本文对利用多模干涉(MMI)结构实现解复用器蚀刻衍射光栅(EDG)频谱平坦化的设计方法进行了改进.通过使用预展宽输入结构把带间串扰降到很低值;通过使用抛物线型多模干涉区,把带通纹波减小到接近于零的同时,大大增加了1dB带宽,最终得到了平坦化效果最佳的设计方法.作为例子,最后给出了两种不同频带间隔下的最优设计尺寸.     

大角度蚀刻衍射光栅的模拟

研究了平面波导密集波分复用器件中很有发展潜力的蚀刻衍射光栅(EDG).小角度范围光栅的模拟通常采用高斯近似的输入光场,由于近轴的高斯光场接近实际光场,所以模拟结果很准确.但这种方法应用于大角度范围的光栅则有偏差.本文提出了大角度蚀刻衍射光栅的模拟方法,分析了这种偏差并给出了模拟结果.事实上这种方法也适合于实际任意输入光场的模拟.     

对衍射光栅测波长的分析

一、问题的提出目前,各大专院校多开设了光栅衍射的实验。而且,一般都在分光计上进行。此实验既可对光栅常数进行测量,也可测量光源的波长。就测量光源的波长而言,有多种方法.常用的方法是令入射角ψ=O,此时光栅方程变为dsinθ=mλ的简单形式,只需测量一个角度——衍射角θ即可求出波长λ。所以此方法具有原理、调节和测量都简单的     

时域有限差分法分析蚀刻衍射光栅的后向衍射效率

采用时域有限差分法(FDTD)结合理想匹配层(PML)边界条件及周期性边界条件对两种结构槽面的后向衍射效率进行了分析,在P偏振和S偏振两种情况下,均得到了比传统差分方法和射线近似方法更精确的解.数值计算结果表明:全内反射(TIR)结构在高折射率材料(如InP)的蚀刻衍射光栅(EDG)中很有效,而在低折射率材料(如SiO₂)的EDG中效果不理想.     

平场输入/输出蚀刻衍射光栅的设计

光通信中波分复用技术是解决通信网络瓶颈的有效手段，近年来得到很大发展。以平面波导波分复用器件为核心的密集波分复用技术已经得到成功商用。蚀刻衍射光栅是平面波导密集波分复用器件中很有发展潜力的一种。原有蚀刻衍射光栅采用罗兰圆设计，输入输出在圆弧曲线上由条形波导引出；而平场输入／输出的蚀刻衍射光栅在很多应用中可以省去制作输入输出波导，大大简化制作工艺，同时能够保持良好的线性色散和聚集效果。给出了平场输入和输出蚀刻衍射光栅的设计方法，并利用标量衍射理论对设计的结果进行模拟，验证了平场输出蚀刻衍射光栅具有很好的分波效果。     

蚀刻衍射光栅波分复用器件的设计与模拟

近年来光通信飞速发展,波分复用技术(WDM)是满足要求的有效手段.密集波分复用技术已经得到成功商用,其扩展信息传输容量的能力也在不断增强.作为波分复用中最关键的器件,蚀刻衍射光栅(EDG)是平面波导密集波分复用器件中很有发展潜力的一种.本文分析了EDG器件的解复用原理,参量设计,工艺过程.文章最后,建立了一个光栅干涉的简单模型,对设计好的器件参量进行模场形状、谱响应、色散等光栅性能的模拟,得到基本的器件解复用特性,并加以分析.     

衍射光栅测钠波长的光栅摆放与观察问题

对分光计衍射光栅测钠波长的光栅摆放与观察问题给出了解决方法.     

亚波长闪耀光栅矢量衍射效率计算

将矢量衍射数值算法—严格耦合波分析用于精确计算亚波长闪耀光栅的衍射效率,并分析其衍射特性。建立了闪耀光栅的电磁介质模型,并将楔形不规则结构简化为多层矩形光栅结构,通过电磁场的介质分布建立严格耦合波方程。根据边界条件求解出各层的电磁场分布,再通过增透矩阵方法将各层电磁场依次迭代,求解出了整个结构的衍射效率。计算分析显示,对闪耀角为11.3°、周期为500 nm的金属铝闪耀光栅可以得到高于90%的衍射效率和相应的闪耀级次。实验表明这种矢量衍射数值算法具有较高的准确性,可以推广应用于高致密刻线复杂光栅的衍射计算分析。     

亚波长金属光栅的衍射辐射特性研究

分析了亚波长金属光栅的双边衍射辐射机制和特性.利用运动电子激励亚波长光栅结构,研究了其产生的双边衍射辐射.通过三维粒子模拟软件仿真,得到了光栅上下空间的电场空间分布,结合结构辐射布里渊图,证明了亚波长对称光栅上下半空间的衍射辐射场分布同样可以由Smith-Purcell辐射公式来解释,即主要有电子运动速度和光栅周期决定,并分别研究了缝隙宽度、光栅厚度对上下半空间衍射辐射的影响.为进一步研究下半空间的衍射辐射场,采用了非对称的光栅结构,研究表明非对称光栅下半空间衍射辐射场不仅取决于电子运动速度和结构下表面的周期,同时也与电子运动激励起的上半空间的辐射频率范围密切相关.     

亚波长介质偏振分束光栅的衍射特性

 采用严格耦合波理论并结合矩阵LU分解法,分析了亚波长介质光栅的刻槽深度、占空比、入射角、入射波长等参数对TE偏振和TM偏振0级衍射效率的影响。结果表明:在1 550 nm波长处,出现瑞利反常现象。由此提出利用瑞利反常现象设计工作波长为1 550 nm的偏振分束光栅,通过优化设计确定了最佳设计参数,即光栅周期为l0/2,瑞利入射角为30°,刻槽深为0.9l0,占空比为0.5。结果表明,参数优化后的偏振分束光栅可以使TE偏振0级反射波和TM偏振0级透射波同时达到近100%的衍射效率。     

亚波长光栅衍射效率特性设计的遗传算法优化

亚波长光栅中的衍射需要使用矢量衍射理论进行分析,其衍射效率与多个因素有关,对任意面形、任意入射条件的亚波长光栅的衍射来说,使用严格的耦合波理论进行分析计算可以得到数值解。通过分析不同参数条件下的衍射特性和衍射效率对各个参数的敏感性,获得了对衍射效率影响最大的光栅参数——槽深。用接近衍射效率曲线的抛物线作为目标函数建立了适应度函数。使用遗传算法进行优化,得到了所期望的衍射效率滤波特性,从而完成了具有防伪功能的亚波长光栅的设计。     

均匀光纤布拉格光栅的反射偏振相关损耗特性

研究了单模光纤布拉格光栅的偏振相关损耗(PDL)特性.运用耦合模理论和琼斯(Jones)矩阵提出了反射光的有效偏振相关损耗(PDLeff),并模拟r其随光栅参数和双折射量的变化性质.光栅反射光的偏振相关损耗在反射谱的带边处明显地表现出来,特别是带边比较陡峭时.结果表明,光栅的有效偏振相关损耗明显地依赖于光栅的结构参数和...     

一种改善频谱性能的蚀刻衍射光栅输出结构新设计

对波分复用系统中一种重要的解复用器-衍射蚀刻光栅(EDG)的输出结构进行了研究,并提出一种新的采用渐变波导和空气槽相结合的结构设计,在保持器件原有的紧凑结构的前提下极大的提高了器件的频谱特性.该结构设计不需要额外的工艺过程,并且具有很好的工艺容差性.结构的有效性通过波束传播方法(BPM)和模式传播分析(MPA)得到了验证.在所给的数值模型中,-1 dB带宽和品质因素分别比传统设计提高了1.474和1.383倍.同时,相邻信道间的串扰降低了15 dB以上,而整个结构引入的功率损耗仅仅为0.65 dB.     

利用激光超声光栅衍射光谱测定汞光的波长

介绍了一种简便易行的测量光波波长的新方法.测量和研究了汞光及氦氖激光在乙醇(97%)形成的超声光栅中的衍射光谱,并根据氦氖激光的波长,计算了汞光中黄、绿、蓝三色光的波长,并与它们的标准值进行了比较,相对误差分别为0.38%、1.0%、0.60%.     

氧化铈抛光改善光束采样光栅衍射效率均匀性

作为强激光系统的终端组件之一,光束采样光栅是制作在熔石英基底上的浅槽光栅。利用熔石英的传统化学机械抛光技术,修正熔石英光束采样光栅的槽型轮廓,降低局部偏高的衍射效率,以提高光束采样光栅的整体效率均匀性。利用此方法已成功将430 mm430 mm的光束采样光栅的衍射效率均方根值（RMS）由30%附近降低到5%以下。实验结果显示,利用传统化学机械抛光技术可以有效提高光束采样光栅衍射效率均匀性,这是一种可行的技术方案。     

亚波长金属光栅结构的制备与矢量衍射理论分析

利用纳米压印结合溅射和反应离子刻蚀工艺制备了周期为1μm、占空比为0.2的亚波长金属光栅,利用紫外-可见-近红外光谱仪测量了光栅的0级反射光谱。在严格耦合波分析的基础上,把光栅区域电磁场的空间谐波通过勒让德多项式展开,使用多项式展开的谱分析法求解常微分方程,计算了该亚波长金属光栅的反射光谱及磁场分布。实验测量结果同矢量衍射理论计算结果都显示,该光栅在近红外、中红外波段具有表面等离子体共振现象。数值计算结果还表明,对于此类亚波长金属光栅,当光栅的深宽比增加时,其反射光谱中会出现更多的反射谷。     

几何法推导斜入射衍射光栅的波长和实验研究

通过直接几何光路法和光栅方程法分析了平行光斜入射衍射光栅时波长测量的理论基础。分析表明,几何光路法是斜入射衍射光栅问题的一种严格解法,光栅方程法是几何法的一级近似。实验中以低压汞灯的绿光为基准,通过分光计测量平行光斜入射衍射光栅时紫光的波长。具体方法是：先让望远镜分划板的竖准线对准平行光正入射时绿光衍射线位置,然后转动光栅使紫光与准线重合,由光栅转过的角度获得转动前后的光程差,从而计算出待测光的波长。当使用绿光为基准光时,用几何法和光栅方程法得到的紫光波长均为434.9nm,与理论值的相对误差均为0.2%。