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。     

基于亚波长光栅的高集成度垂直光耦合器

设计了一种基于亚波长光栅的具有高集成度、高耦合效率的垂直光耦合器,在1.5～1.6μm波长范围内实现了大于97%的耦合效率,且器件长度仅为15μm,是传统基于绝热拉锥波导的垂直耦合器尺寸的十分之一,提高了系统的集成度。在亚波长光栅占空比、拉锥波导尖端尺寸以及波导错位方面,所设计的耦合器均具有较大的工艺误差容限,在异质集成领域展现出了良好的应用前景。     

光折变长周期波导光栅耦合器的设计和分析EI北大核心CSCD

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。     

三圆环型达曼光栅衍射与缺级

光栅和光栅衍射是波动光学中的一个重要内容, 讨论利用多个圆环衍射的圆环型达曼光栅的衍射现 象. 首先设计了一种三圆环型达曼光栅, 然后解析推导了圆环型达曼光栅的光强分布规律, 并数值分析了其中出现 的缺级现象, 从而使学生对光栅及光栅衍射有一个更深入的了解     

双层矩形位相光栅的分束特性

对由两矩形位相光栅构成的双层体积全息光栅的分束特性进行了优化设计，获得了扇出光束数分别为２，３和５，总衍射效率高于８９％，光强分布不均匀性小于５％的分束器。     

光耦合器在信息光学实验中的应用

本文介绍了光耦合器的工作原理 ,由于它使用简单 ,操作灵活 ,因此在信息光学实验中获得很好的应用 .文中列举若干实例加以说明     

对称结构光纤光栅耦合器及其应用

光纤光栅耦合器(FGC)具有光纤光栅良好的波长选择特性和光纤耦合器的多端口特点，易于实现全光纤的光波分插复用。光纤光栅耦合器主要有4种结构：基于M Z干涉仪的分离型、基于100％耦合器的非对称型、基于0耦合器的非对称型和基于100％耦合器的对称型。着重介绍对称结构光纤光栅耦合器的结构、工作原理和研究现状。提出了测试方案，并探讨了这种器件在大规模波分复用光纤传感器阵列中的应用。     

基于达曼光栅的快照式斯托克斯偏振测量方法

斯托克斯偏振测量常被用于获取光束的偏振特性。提出一种利用偏振无关的达曼光栅快照式测量偏振光束斯托克斯参量的方法。偏振光束通过达曼光栅后在空间对称的位置上被分成4束,这4束光经波片和线偏振器调制后,最终被CCD采集。将单次快照采集的光强图简单叠加运算就可计算得到偏振光束的斯托克斯参量,并可进一步计算得到偏振光束的偏振分布、矢量质量因子（VQF）和模间相位。所提测量方法对不同椭圆偏振光的测量结果与商用偏振测量仪的测量结果之间的平均相对误差为6.97%。所提方法的测量装置简单,无需转动任何器件,单次快照就可完成测量,具有可靠的测量精度。     

氮化硅片上光栅耦合器的优化和实验

在785 nm激励的拉曼片上传感器结构中,氮化硅片上光栅耦合器的性能直接关系到激励光的耦合效果。首先建立了光栅耦合器的二维、三维结构模型,采用时域有限差分（FDTD）仿真软件对光栅耦合器进行数值分析。以耦合效率为主要性能指标,分析了光源入射角度、光栅常数、光栅高度、填充因子和光栅刻蚀深度各参数的影响。采用电子束光刻法制备了光栅耦合器。最后,对三维全刻蚀聚焦波导光栅耦合器进行了测试。结果表明,二维波导光栅耦合器的性能最好,其耦合效率可达39.64%,三维全刻蚀聚焦波导光栅耦合器在实际测试中的耦合效率能达19.91%。光栅耦合器能有效将光耦合进波导中,在波导传感中具有潜在的应用。     

Dammann光栅在光互连中的应用

本文将Ｄａｍｍａｎｎ光栅［１，２］应用于光互连，提出了用Ｄａｍｍａｎｎ光栅实现完全混洗的方法．一个２×２的Ｄａｍｍａｎｎ光栅与一个成像透镜的组合，具有与四焦点透镜类似的成像作用．像面上，像的位置与Ｄａｍｍａｎｎ光栅的位置有关，适当选择光栅的位置可以实现不同元素数目及不同元素密度的完全混洗．本文给出了有关的理论推导及实验结果．     

Characteristics of a Grating-Folded Optical Directional Coupler

We developed a new optical add/drop multiplexer composed only of a grating-folded directional coupler. We found that in this multiplexer, the power drop becomes maximal when the grating-coupling strength is equal to that of directional coupling. At this maximum power, both power transfer between the waveguides and power reflection take place simultaneously at the grating. The power drop approaches 1 when the grating length increases.     

Characteristics of a Grating-Folded Optical Directional Coupler

We developed a new optical add/drop multiplexer composed only of a grating-folded directional coupler. We found that in this multiplexer, the power drop becomes maximal when the grating-coupling strength is equal to that of directional coupling. At this maximum power, both power transfer between the waveguides and power reflection take place simultaneously at the grating. The power drop approaches 1 when the grating length increases.     

一种基于斜光栅辅助的非对称耦合器型光分插复用器

提出了一种基于斜光栅辅助的非对称耦合器型光分插复用器。运用复合波导的三维正交模式,对器件的三种可能的结构进行了理论分析,选出粗波导光栅型结构。利用耦合模理论,模拟了斜光栅的耦合特性并对其倾斜角进行优化设计。通过回波峰值设计法,将器件的工作波长放在波分复用信道之内,回波峰值波长放在波分复用信道之外,使得器件的性能大有提高。模拟结果表明器件的串扰可达到-30 dB,回波损耗可达到-25 dB。同时,器件的关键工艺容差较大,易于批量化生产。当斜光栅的倾斜角度在2.5°到4.5°之间时,器件的串扰低于-28 dB,回波损耗低于-22 dB。     

一种新型的可调分束器

介绍了一种二元光学光束分束器，这种分束器可使分出两光束强度比连续可调，文给出理论和实验结果。     

多模干涉马赫曾德尔光开关模型

根据N×N多模干涉耦合器的基本原理 ,确定了多模干涉耦合器的结构参数。通过分析多模干涉耦合器的输入光场与其映像间的相位关系 ,提出了模传输矩阵的分析方法 ,并用此方法分析了N×N普通干涉多模干涉耦合器、N×N相移器以及N×N普通干涉多模干涉马赫 曾德尔光开关 ,得到了它们的模场传输方程 ,分析了光开关在光场从任一输入端输入 ,从任一输出端输出时开关的驱动条件。用上面的方法分析了 4× 4光开关的结构及驱动条件     

Characteristics of filament induced Dammann gratings fabricated using femtosecond laser

To establish optimal processing conditions for direct write fabrication of diffractive optical elements such as gratings, waveguides, lenses, we have investigated the effect of process parameters such as scan speed, numerical aperture (NA) of objective lens, pulse energy on the characteristics of the filament induced inside fused silica with a femtosecond Ti:sapphire laser. The optimum process parameters were used to fabricate a number of Dammann gratings, 6×6 array, having different thicknesses and number of layers. The performance of these optical elements was evaluated by measuring their diffraction efficiencies. All gratings fabricated were strongly birefringent, the zero order spot with high intensity was not separated from the spot array, and the intensity distribution of 6×6 spot array exhibited some degree of nonuniformity. The single layer Dammann grating fabricated with a thickness of 80 μm attained a maximum diffraction efficiency of 38.8%.     

快速边界识别算法用于达曼光栅掩模数据生成的研究

针对达曼光栅的数据写入问题,提出了一种快速边界识别算法（FBIA）用于复杂二元光学图形掩模的CIF格式数据的生成。该算法首先识别出达曼光栅图形的边界点,然后按照左手原则对边界点进行排序并构成闭合曲线。针对闭合曲线中可能出现的“孤岛”,该算法可自动识别并依据其数量对图形重新分割取点。结果表明FBIA算法具有搜索快、效率高等优点,可广泛应用于各种二元位相型元件CIF格式掩模板数据的生成。     

高衍射效率亚波长结构Dammann光栅的设计

传统的Dammann光栅是基于标量衍射理论设计的二值相位等光强分束器件，其衍射效率的典型值为80%左右.基于严格耦合波分析理论和遗传算法，提出了一种设计亚波长结构Dammann光栅的新方法，且该新型二值相位光栅具有较高的衍射效率.同时利用自编的仿真程序包设计了多个光栅，并分析了制作误差对其衍射效率和光强均匀性的影响.仿真结果表明，用该方法所设计的Dammann光栅的衍射效率超过92%.     

分析布拉格光栅破坏的两纤芯不同的光纤耦合器

进一步推广了描述纤芯不同光纤耦合器的耦合模理论，用于解释被布拉格光栅破坏的两纤芯不同光纤耦合器的耦合现象，理论分析的结果与已报道的实验结果相符，与单独的布拉格光栅所起的反射作用不同,这里布拉格光栅所起的作用主要是引入了强烈的色散，在光栅的频谱范围内使耦合器不再同步，在被布拉格光栅破坏的光纤耦合器的选择性频谱中，其边缘部分出现非常弱的波动，而在其阻带内出现非常强的凹陷。