SOI多环级联光学谐振腔滤波器

利用MEMS工艺制备了基于SOI的小尺寸、高集成光波导多环级联谐振腔滤波器,理论分析了多环级联微环腔的光场传输特性与光谱响应特性,实验验证并得到了不同级联环数与谐振谱线滚降垂直度的关系。研究表明:当波导宽度为450 nm、半径为5μm时,单环、双环和十环滤波器响应谱线的-3 dB带宽分别为0.313,0.279,0.239 nm,相应结果与理论吻合,即随着级联环数的增多,谐振谱线顶端趋于平坦,滚降垂直度增高。设计制备了环形与跑道形两种级联谐振腔滤波器,研究了相应的透射谱特性。     

一种包含非线性光学效应的硅基微环稳态模型

微环谐振器是集成光学中的关键器件,它的实际滤波特性会受到输入光功率的影响,但长期以来,微环谐振器的稳态模型仅包含线性光学作用。考虑微环谐振器反馈波导中的光学非线性引入的损耗和相移,以及微环耦合器中光学非线性引入的耦合比改变等因素,推导了考虑自相位调制、双光子吸收和热光效应的微环谐振器的非线性模型。重点讨论了双光子吸收和光学非线性引入的耦合器耦合比改变对微环谐振器陷波深度的影响,仿真结果表明,在热光效应和自相位调制产生谐振谱线频移的同时,功率相关的耦合器耦合比的改变对微环谐振器陷波深度的影响较大。     

Si基双环级联光学谐振腔应变检测研究

绝缘衬底上的硅材料制备的光学微环谐振腔结构具有高灵敏度、结构尺寸小和极低模式体积等特性,被广泛应用到光信息传递、惯性导航领域,但极少被应用到力学信号的测试,为此,研究了一种基于硅基光学微环谐振腔结构的悬臂梁式应力/应变敏感计,利用微环谐振腔环形波导径向形变量作为感应应力的中间物理量,在外界应力作用下,环形波导的半径将发生改变,使结构的光学谐振参数产生变化,从而使光学微环谐振腔谐振谱线发生明显红移,体现出良好的应力/应变敏感特性;通过设计双环级联光学微腔,并采用MEMS光刻、ICP腐蚀工艺制备了嵌入式光学微腔应变计结构,结合理论计算了悬臂梁结构的应力应变敏感特性,经仿真及实验得到,应变计结构的应力/应变灵敏度分别为0.185 pm·kPa-1,18.04 pm·microstrain-1,与单环微腔结构相比,线性量程增加了近50.3%,应力灵敏度提高了近10.6%,初步验证了嵌入式光学微腔结构进行高灵敏度应力/应变检测的可行性,有望实现新型光学力敏传感器件的微型化、集成化。     

微环谐振器

光学微环谐振器自从1969年作为滤波器件被提出以后,就受到了很大的关注。光学微环谐振器,可以作为一种通用设备用于实现通信与信号处理中的所有一般功能,比如滤波、复用／解复用、调制、开关、延时、门电路、路由、传感和放大等。小尺寸的微环有优异的特性：宽带宽、高精细度。这些特性非常有利于非线性光学应用。高的精细度意味着环中高的储存能量,而且可以通过进一步减小模场面积再次提高,并且不牺牲带宽。因为利用平面工艺易于获得微环,所以其非常适合大规模集成。简单介绍了微腔的概念,具体介绍了微环谐振器,以及马里兰大学的一些主要工作,最后分析了这种技术的挑战和发展前景。     

一个新兴的近代光学分支——集成光学

集成光学是六十年代末期,在集成电子学和激光技术的基础上发展起来的一门新兴学科,是一门与光学、电子学和固体物理有关的交叉学科.集成光学主要是研究有关集成光路的理论、制造和应用.集成光路就是采用类似半导体集成电路那样的技术把一些光学元件(如激光器、光波导、耦合器、     

折反式2f系统光学相关器的研究

为进一步缩小光学相关器体积,设计了一种折反式2f系统光学相关器,光路采用折叠反射式结构,用数字微透镜取代传统相关器中的实体透镜,缩减了结构体积,提升了系统集成度。利用等效光路法对其进行理论分析,给出了折反式2f相关器的结构设计条件及结构参数。针对该相关器,设计了与之匹配的综合鉴别函数滤波器,利用自编程序进行模拟仿真分析。结果显示,当待识别目标发生缩放与旋转畸变时,该相关器仍具有较好的畸变不变识别性能。     

传输矩阵法分析微环谐振器阵列传输特性

微环谐振器可用作未来高密度、超大规模集成光路的基本构件,其重要发展方向之一是多环化、阵列化,微环谐振器阵列近来成为研究的热点。基于定向耦合器、环形谐振腔、直波导腔的基本单元传输矩阵,建立了用于分析微环谐振器阵列传输特性的传输矩阵模型。讨论了列间距对传输特性的影响,并数值模拟了不同尺度的奇数行和偶数行情况下谐振器阵列的传输特性。结合此传输矩阵模型,讨论了通过改变微环谐振器阵列的尺度以及耦合系数以实现滤波特性改善的方案。最后数值研究了最小尺度微环谐振器阵列传输特性与腔间耦合系数的关系。     

基于半带数字滤波器的马赫-曾德干涉仪型波长交错滤波器的设计

为了改善常规马赫-曾德干涉仪型波长交错滤波器的性能,并降低光学滤波器设计过程的复杂性,将多个环形谐振腔耦合到常规马赫-曾德干涉仪的两个干涉臂上,从而可利用环形谐振腔的全通特性对光信号进行相位调制.利用数字滤波器与光学滤波器之间的相似性,将半带数字滤波器与光学波长交错滤波器相结合,设计出频谱具有对称性、通带平坦度高、精细度接近1、隔离度大于30dB的波长交错滤波器.分析表明:当微环耦合器的耦合比在10%范围内波动,或者微环的损耗系数大于0.7时,滤波器的隔离度始终高于25dB;在器件的中心波长附近,色散值接近于0.证明了所设计滤波器能够较好地适用于现有的波分复用系统.最后将多个双环谐振腔和单环谐振腔同时引入马赫-曾德干涉仪型滤波器,利用半带数字滤波器设计方法进行参数设计,计算结果表明:由双环和单环组成的复合结构的滤波器比仅仅采用多个单环的滤波器的隔离度提高约10dB.     

集成化光学相关器及匹配滤波器的优化设计

介绍了自制的具有超短光路和折迭式结构的集成化光学相关器。采用蒙特卡罗迭代算法对匹配滤波器进行优化设计 ,实验证明 ,该方法提高了模式识别的准确度     

数字微镜近红外光谱仪光学系统设计与实验

针对传统光谱仪体积大、成本高、检测速度慢、需样品前处理等不足,提出了利用数字微镜面阵(DMD)实现光谱谱面分割分时选通的近红外光谱仪光学系统.首先,对比传统光路介绍单探测器微型光谱仪系统测量原理;然后结合DMD特性提出光路方案,根据几何光学原理进行初步光学元件选型和光路结构设计,利用ZEMAX光学软件对光路进行仿真,确...     

波导侧壁起伏对聚酰亚胺波导光学梳状滤波器串扰特性的影响及其改善方法

提出了一种结构模型来分析由工艺引起的波导侧壁起伏对于聚合物波导光学梳状滤波器的滤波特性的影响。含氟聚酰亚胺高分子聚合物制备多级马赫一曾德尔串联型光学梳状滤波器件的工作参量为中心波长1550nm,波长间隔为0．8nm,40通道的波长交错分离。模拟计算：表明,对由高分子聚合物材料制备的多级马赫-曾德尔串联型光学梳状滤波器件,其主要影响是增大了信道之间的串扰,中心波长1550nm处的信道串扰由理想情况下的-40dB降为-12dB,极大地影响了器件的性能。在此基础上,提出一种改善光学梳状滤波器串扰性能的新结构,该结构由多级马赫-曾德尔耦合器和微环共振滤波器串接构成,40个通道的串扰改善为-0dB以下。     

光学平台微角振动精密测量技术

对机动光学平台稳定性的特别关注是因为它是决定光束定向辐射效果的重要因素之一，平台微角振动测量是研究平台稳定性、进行减振控制必不可少的重要环：节。平台微角振动测量本质上是一种对空间动态角移的测量，所采用的光学手段是建立在以光的直线传播定律、反射定律和折射定律基础上的几何光学测量方法。该方法将探测光束作为振动信息载体，通过特殊结构的几何光路与精密位置传感器PSD有机结合来达到探测平台动态微角移的目的。     

光纤中的集成光学与离散光学

光纤集成光学和离散光学有望成为光子学集成的一个新分支。这种集成技术可以通过离散的方法方便地在一根光纤中控制和操纵光波,也为集成光学与离散光学的研究提供了一个灵活方便的平台,为微光子器件和系统集成提供了一种有效的方法和手段。文章简要总结了在光纤内实现光学器件集成和微光学系统集成的主要思想和关键技术,探讨了离散光学需要考虑的核心内容,为该方向的进一步发展提供了若干前期的研究基础。     

集成原子光学及其原子芯片

随着原子激光冷却、囚禁与操控技术以及微米、纳米微电子制作技术的快速发展与不断完善,一个新兴的原子光学分支学科—“集成原子光学及其原子芯片”正在形成。本文重点介绍了集成原子光学及其原子芯片的集成方案、实验结果及其最新进展:包括表面微结构原子光学元器件、微磁结构集成原子光学、微光结构集成原子光学和微磁光结构集成原子光学及其原子芯片的设计方案与微制作技术及其最新实验结果。最后,简单总结了原子芯片的设计原则,讨论了芯片设计与研制中尚待解决的问题,并就集成原子光学的潜在应用及其未来发展作一简单展望。     

集成原子光学及其原子芯片

随着原子激光冷却、囚禁与操控技术以及微米、纳米微电子制作技术的快速发展与不断完善,一个新兴的原子光学分支学科一“集成原子光学及其原子芯片”正在形成。本文重点介绍了集成原子光学及其原子芯片的集成方案、实验结果及其最新进展：包括表面微结构原子光学元器件、微磁结构集成原子光学、微光结构集成原子光学和微磁光结构集成原子光学及其原子芯片的设计方案与微制作技术及其最新实验结果。最后,简单总结了原子芯片的设计原则,讨论了芯片设计与研制中尚待解决的问题,并就集成原子光学的潜在应用及其未来发展作一简单展望。     

可调反射器辅助的可重构微环光滤波器

为了适应光学滤波、微波信号处理等各种应用场景的需求,集成硅基光子滤波器需要具备多功能可重构和灵活可调谐特性.本文提出了一种可调反射器辅助的微环光滤波器芯片设计.通过传输矩阵模型,仿真结果表明,该器件可实现4种自由光谱范围的切换、100 dB消光比滤波、带通与带阻切换、Fano共振、类似电磁感应透明和类似电磁感应吸收等谱型的重构,且每种谱型均可以实现滤波中心频率的大范围调谐.本技术在集成光子模拟信号处理和微波光子学等领域具有广阔的应用前景.     

一种新型多环光路光学电流传感器的研究

本文介绍了一种采用多环光路传感头的光学电流传感器的设计方法及对其特性的研究结果。实验表明其灵敏度可增大到单环光路光学电流传感器的三倍,达到6.57×10^-5rad/A,测得的噪音等效电流为11.3mA/√Hz.     

无衍射二维光学晶格的仿真方法

无衍射光学晶格主要采用函数传递的方式进行数值计算分析,数学模型抽象,程序构建复杂,难以灵活地分析不同光学元件及其缺陷和光路结构对光学晶格物理形成过程的影响。从光路仿真角度出发,提出了一种无衍射光学晶格的分析方法,实现了基础方晶格、最大对称组合基础方晶格、一级稀疏方晶格等典型光学晶格结构的仿真,并验证了光束的无衍射性,说明了该方法的可行性。将该方法应用于光路结构和光学元件特性与光学晶格结构之间的关联分析,有助于探索无衍射二维光学晶格的形成与调控方法,以及潜在应用效果的评估。     

数字微镜近红外光谱仪光学系统设计与实验

针对传统光谱仪体积大、成本高、检测速度慢、需样品前处理等不足,提出了利用数字微镜面阵（DMD）实现光谱谱面分割分时选通的近红外光谱仪光学系统.首先,对比传统光路介绍单探测器微型光谱仪系统测量原理|然后结合DMD特性提出光路方案,根据几何光学原理进行初步光学元件选型和光路结构设计,利用ZEMAX光学软件对光路进行仿真,确定结构参数|最后,搭建实验平台,进行光路测试.实验结果表明:该系统光路尺寸为70 mm×130 mm,测量波段为（900～1 500 nm）,分辨率可达19 nm|在能量损失较小的情况下,减小狭缝尺寸可提高光学分辨率,狭缝的极限尺寸为200 μm|减小狭缝子午面高度可减小谱面内弯曲现象.本系统基本满足近红外分光,实现单点探测器光谱测量的要求.     

集成光学光纤陀螺的噪声分析

集成光学光纤陀螺以其体积小、重量轻、以及高的调制频率与消光比引起了国际上的广泛重视。深入研究光纤陀螺的噪声特性,对于降低零漂是极为重要的。通过广泛调研,从光源、光纤环与集成光学芯片、电路、以及外界环境的角度,详细的论述了各噪声源产生的机理、特征和一些抑制噪声的办法。简要的提出了一种利用负反馈补偿零漂的方法