扩展多模波导全内反射型Y分叉开关的分析

利用全内反射和波导理论，分析了多模波导反射区全内反射(Total Internal Reflection，TIR)型光开关的物理模型和降低串音和损耗的原因，给出改进Y分叉全内反射型光开关特征的近似计算方法。数值模拟表明，扩展多模波导的Y分叉全内反射开关的串音和损耗可分别下降15．5dB和0．65dB以上。     

SOI全内反射型光波导电光开关模型研究

根据受抑全反射的光学隧道效应和Ｇｏｏｓ－Ｈａｎｃｈｅｎ位移分析ＳＯＩ全内反射型光波导开关中导模的传输和反射特性。在讨论等离子体色散效应，ｐ－ｎ结大注入效应的基础上，分析了全内反射光波导开关的电学性质。设计了该器件的结构以数和电学参数。     

光束传播法分析硅交叉波导光开关的光学效应

运用光束传播法对硅交叉波导全内反射光开关中的光学效应进行了详细分析。结果表明：１）光学表面衰减波和泄漏波所引发的光遂道效应对开关特性有重要影响；２）反射端功率的相对大小于与反射区界面位置密切相关，其起因是古斯－汉欣位移；３）合理考虑这些因素的影响可以大大降低器件对折射率变化的要求。     

新型非对称Y分支波导设计与分析

非对称型Y分支波导是用于实现分支波导光功率非均分输出的重要单元器件,在集成光子器件中有广泛应用.基于全内反射原理,提出了一种新型非对称Y分支波导,通过将左右分支波导相对于输入波导在横向方向上进行偏移以实现特定分束比光输出,并对其光学特性进行模拟分析.结果表明,该波导结构不仅能实现任意特定分束比光输出,在分支角达到14°条件下其输出损耗仅为0.417 dB,而且偏振依赖性低、工艺制作难度小,这种新型非对称Y分支波导在集成光子器件中具有重要应用意义.     

紫外写入SiO2平面光波导制作新方法研究（三）：光波导制作

本文报导用紫外写入法制备SiO2平面光波导的理论基础,工艺过程和实验结果。介绍了含光敏层的多层SiO2平面光波导的材料和掩膜的制备方法,紫外写入的设备与工艺,用这种新方法制备出性能良好的直波导和Y分叉光波导。     

改进型非对称Y分叉内全反射光开关特性分析

提出一种改进型非对称Y分叉内全反射光开关,较详细地分析了结构参量对光开关消光比和损耗的影响,优化设计后开关的消光比可大幅度提高,并给出了一种优化设计的方案.     

基于MIM型表面等离子体光波导的Y形分束器的传输特性研究

采用二维时域有限差分(FDTD)法,分析并对比了弯曲分叉部分的形状分别为正弦形和圆弧形的基于金属-绝缘体-金属(MIM)型表面等离子体光波导的Y形分束器的反射率、传输率以及能量分束比随几何结构参数的变化关系。数值计算表明,波导宽度对这两种Y形分束器传输特性的影响较为明显,两个输出分支的偏移量和弯曲分叉部分的长度对这两种Y形分束器传输特性的影响比较微弱。在600～1500nm波长范围内,弯曲分叉部分为圆弧形的Y形分束器的传输特性比弯曲分叉部分为正弦形的好。对于非对称型Y形分束器,当弯曲分叉部分为正弦形时,偏移量对反射率、传输率和能量分束比的调节作用较为明显,能量分束比最大可达到2∶1。当弯曲分叉部分为圆弧形时,偏移量对反射率、传输率和能量分束比的调节作用较为微弱。     

X－型波导全光开关的优化设计

依据耦合模理论与光束传播法（Ｂｅａｍｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ），提出了由Ｘ结波导到交叉波导的系列化全光开关设计。此设计方法可以对不同的材料（自聚焦、自散焦）、不同的非线性折射率和波长等进行波导全光开关优化设计。     

热光效应下的全内反射光束展宽规律以及应用

以热光型器件的热学模型和温度场解析表达式为基础,运用射线法．通过计算位于芯区不同子午面内的光线反射轨迹,对热光效应下光束经全内反射后展宽的原因和规律进行了分析,并且给出了具体光束展宽值的理论计算方法;设计了高反射率的全内反射型有机聚合物热光开关。在设计中应用所提出的规律,理论上计算出了具体的展宽波导宽度、芯区的掩埋深度、扩大的反射区宽度等结构参量。软件的模拟结果表明,该结构在反射态和直通态时的效率分别为82．6％和811．4％,串扰均大于30dB,并且对这些结构参量的模拟优化结果与理论计算结果基本一致。     

FTIR—Q开关的理论探讨

本文叙述了受抑全内反射型Q开关的工作原理,推导了有关的经典公式,从理论上证明了双向压电换能驱动的受抑全内反射型Q开关(FTIR-Q开关)的可行性.     

基于全内反射光子晶体多模波导偏振无关型光分束器

研究了全内反射在光子晶体多模波导中的作用,利用常规的耦合模理论对对称入射时的多模干涉行为和自映射现象进行了讨论和分析.研究表明,输入光场依然能沿着多模导光区高效的传输,这种结构中的光场传输是由全内反射和布喇格反射的联合作用而决定的.设计了一种全内反射偏振无关型光分束器,这种分束器在集成光学中具有重大的潜在应用价值.     

基于全内反射光子晶体多模波导偏振无关型光分束器

研究了全内反射在光子晶体多模波导中的作用,利用常规的耦合模理论对对称入射时的多模干涉行为和自映射现象进行了讨论和分析.研究表明,输入光场依然能沿着多模导光区高效的传输,这种结构中的光场传输是由全内反射和布喇格反射的联合作用而决定的.设计了一种全内反射偏振无关型光分束器,这种分束器在集成光学中具有重大的潜在应用价值.     

基于表面等等离波子的新型Y分支波导

新型高效的纳米光波导器件的研制纳米集成光学的核心技术之一。Y分支波导作为最基本的分光和光路连接元件是纳米光学器件设计与制备的基础。运用时域有限差分(FDTD)法,模拟计算了基于表面等等离波子(SPP)的纳米Y分支波导的传输特性。结果表明,该新型Y分支波导在光通信波段可以实现大角度的分光功能,且在180°分支情况下,传输效率仍高达92.8%以上。另外,该波导还具有导波性能良好、对分叉处间隙缺陷大小不敏感及制作容差较大和器件尺寸在纳米量级等特点。对该新型光波导器件的研究为未来纳米集成光学器件的研制和应用有一定的指导意义。     

基于绝缘体上的硅材料的全内反射型阵列波导光栅器件的设计

设计了一种基于绝缘体上的硅材料的全内反射型阵列波导光栅解复用器年。将一全内反射波导镜引入原弯曲的波导列阵中，该波导镜具有偏振补偿的功能和缩小器件尺寸的特点。在器年数值模拟的基础上，制作了原理性器件，并获得了初步的实验结果。     

热敏电阻用于补偿Y波导温度漂移

铌酸锂集成光学相位调制器(Y波导)是数字闭环光纤陀螺的核心器件.温度变化引起相位调制器产生附加相位漂移,直接影响标度因数的稳定性,从而导致光纤陀螺零点漂移.因此,补偿温度引起Y波导附加相位漂移显得尤其重要.本文提出在Y波导驱动电路的运放电路中引入热敏电阻.利用热敏电阻的温度特性构建了温度补偿电路.温度变化引起运放电路放大倍数的改变,Y波导上调制电压的变化从而补偿温度引起Y波导的附加相位漂移.理论计算和实验结果证明,该方法可以简单、方便地提高光纤陀螺、光纤电流传感器等仪表的温度稳定性.     

一维非厄密光子晶格中分叉可调无衍射光传输

理论计算和数值模拟了一维周期性复式光子晶格中光的分叉无衍射传输现象。当晶格满足退化的SSH模型时,波矢为±π的入射光将分裂为两束完全相同的对称无衍射光,且分叉夹角可通过耦合系数J来调节;在此基础上,通过微扰波导作用引入了调制相位φ,当微扰满足宇称时间对称时,只要入射光波矢k与调制相位φ之和为±π便能实现任意入射光波的无衍射分叉传输。进一步研究表明,次近邻耦合作用可以调控两个无衍射分叉光束的传输角度及其分功比。本研究为光学开关及未来全光路的设计提供了理论指导。     

Y波导调制器残余强度调制研究

为提高Y波导调制器调制性能从而提高光纤陀螺的整体性能,分析了用于光纤陀螺的Y波导相位调制器残余强度调制产生的机理,即存在波导缺陷以及基底杂散光反射;阐述了残余强度调制对光纤陀螺系统特性的影响,残余强度调制主要影响光纤陀螺的标度因素;测试了不同Y波导残余强度调制的波形特性和它的线性分量及干涉分量大小,不同Y波导残余强度调制大小差异较大,性能好的Y波导残余强度调制大小可以控制在1‰以内;测试了温度对残余强度调制波形特性的影响,残余强度调制受温度影响较大,极端温差下残余强度调制大小波动可达20%;根据残余强度调制的产生机理和线性干涉分量比的大小,提出改进Y波导制作工艺的措施,以期提高Y波导的调制性能。     

基于偏振串扰分析仪的LiNbO_3集成Y波导的测试方法

结合分布式偏振串扰分析仪,利用琼斯矩阵对LiNbO_3集成Y波导进行理论建模分析,并且得到了实验验证。实验证明,偏振串扰分析仪能评估出Y波导的整体消光比,且能够测试出Y波导内部的一个缺陷的串扰值,弥补了强度型消光比测试仪的不足。最后用单偏振光纤验证了Y波导测试结果的合理性。分布式偏振串扰分析仪在实际应用中对筛选性能更加优异的LiNbO_3集成光学芯片有着重要意义。     

一阶模的滤除及在Y分支和多模干涉结构中的应用

Y分支和多模干涉结构广泛应用于平面光波导器件中，在这些器件中，Y分支和多模干涉结构输出对称性具有重要意义。引入Y分支和多模干涉结构输出的不对称主要原因是这两种结构中产生了一阶导模，设计一种新的耦合器结构，在这个结构中．两根单模波导分别放置在一根多模波导两边，并且单模波导的传播常量与多模波导的一阶模的传播常量相同，这种结构可以将一阶导模滤除。在Y分支和多模干涉结构中使用了这种结构，模拟结果表明，采用这种耦合器的Y分支和多模干涉结构具有非常好的输出对称性。     

交叉波导中的非线性全光开关

提出了交叉波导结构中的非线性全光开关设想。用光束传输法，就自聚焦以及自散焦两种不同衬材料导，显示了全光开关的原理以及结构参量与开关特性之间的关系。