基于自相位调制和交叉相位调制的全光开关特性研究

提出一种优化含有掺铒光纤放大器的非线性Sagnac干涉仪全光开关的新方法,建立了基于自相位调制和交叉相位调制两种解析模型,讨论了掺铒光纤放大器的小信号增益和饱和输出功率对开关性能的影响.分析表明掺铒光纤放大器的性能参量对开关所需要的Sagnac环中光子晶体光纤长度产生限制.当采用相同长度的光子晶体光纤时,基于交叉相位调制方式的全光开关与基于自相位调制方式的全光开关相比能够显著降低开关功率.采用分布傅里叶法数值求解非线性薛定谔方程,优化了开关结构,讨论了重复频率为40 GHz脉宽为5 ps的高斯型信号脉冲在开关时沿Sagnac环的传输特性.模拟结果表明,通过合理选择高非线性光子晶体光纤长度和掺铒光纤放大器的性能参量能够实现超低开关功率（＜1 mW）的开关操作.     

基于KMnF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶的红光聚合物平面光波导放大器

制作了基于KMnF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶材料的工作波长655 nm的聚合物平面光波导放大器。材料的吸收光谱表明,KMnF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶在980 nm附近有很强的吸收。在980 nm激光的激发下,由于Er~(3+)和Mn2+能级之间的能量传递,KMnF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶产生了很强的红色上转换发光。根据KMnF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米粒子的发光特性,制备了KMnF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)NCs-PMMA复合材料,用其作为芯层设计了掩埋形结构光波导放大器,利用传统的半导体工艺完成器件制备。器件测试结果表明,当655 nm信号光功率为0.1 m W、980 nm泵浦功率为260 m W时,器件获得了2.7 d B的相对增益。     

一种基于聚合物材料的延迟线阵列与热光开关集成器件的设计

设计了一种基于聚合物材料的延迟线阵列与热光开关的集成器件.利用Rsoft软件设计并模拟了多模干涉热光开关的性能,可实现输出光场强度随电极加热温度变化.设计了螺旋结构的延迟线阵列,利用BPM软件对螺旋结构波导进行数值模拟,综合考虑器件尺寸和损耗参量设计出螺旋结构的弯曲半径.将延迟线阵列结构与热光开关进行集成,能够实现热光控制的聚合物延迟线阵列,该器件可实现的最大延迟时间为399.4ps,延迟间隔为9.2ps.以SiO2为下包层,SU-8紫外固化光刻胶为波导芯层,聚甲基丙烯酸甲脂为上包层,采用旋涂、光刻、湿法腐蚀等工艺制备了1×4延迟线阵列与MMI热光开关的集成器件,测试得到了延迟线阵列的近红外输出光斑,插入损耗为15~19dB.     

类铍C^2＋离子的能级，精细结构和超精细结构

采用多组态相互作用方法及Rayleigh-Ritz变分法，并考虑相对论修正、质量极化效应等，从而获得了类铍C^2 离子内壳高位激发态^5P(m)(m=2～5)系列高精度的波函数和相对论能量以及精细结构，同时还计算了类铍^11C^2 离子双激发态系列1s^2pnp^3P(n=2～5)的相对论能量和超精细结构，我们的结果与其他理论和实验结果符合得很好。     

类氦离子2p^3p^3P^e双激发态等电子系列的能级和精细结构

采用Rayleigh—Ritz变分法及组态相互作用，并考虑相对论修正和质量极化效应，研究了类氯离子等电子系列(Z=2～16)双激发态2p^3p^3P^e的相对论能量和辐射跃迁波长，并计算了该系统的精细结构。计算的结果与Drake等人的理论计算符合得很好。     

类铍C2+离子的能级, 精细结构和超精细结构

采用多组态相互作用方法及Rayleigh-Ritz变分法,并考虑相对论修正、质量极化效应等,从而获得了类铍C2+离子内壳高位激发态5P(m)(m=2～5)系列高精度的波函数和相对论能量以及精细结构,同时还计算了类铍11C2+离子双激发态系列1s22pnp3P(n=2～5)的相对论能量和超精细结构,我们的结果与其他理论和实验结果符合得很好.     

聚合物阵列波导光栅复用器关键技术的研究

介绍了阵列波导光栅(AWG)复用器的工作原理;运用光栅衍射理论和马卡提里近似法,对中心波长为1.55 μm,波长间隔为1.6 nm的聚合物AWG进行参量设计,通过数值模拟验证了设计的正确性.用甲基丙烯酸甲酯类聚合物对AWG的制备工艺进行了研究,用铝作掩模制作了聚合物光波导,测试结果表明在1.55 μm处波导实现单模传输.     

基于忆阻器阵列的下一代储池计算

储池计算是类脑计算范式的一种,具有结构简单、训练参数少等特点,在时序信号处理、混沌动力学系统预测等方面有着巨大的应用潜力.本文提出了一种基于存内计算范式的储池计算硬件实现方法,利用忆阻器阵列完成非线性向量自回归过程中的矩阵向量乘法操作,有望进一步提升储池计算的能效.通过忆阻器阵列仿真实验,在Lorenz63时间序列预测任务中验证了该方法的可行性,以及该方法在噪声条件下预测结果的鲁棒性,并探究忆阻器阵列阻值精度对预测结果的影响.这一结果为储池计算的硬件实现提供了一种新的途径.     

激光驱动磁重联过程中的喷流演化和电子能谱测量

利用神光Ⅱ激光器和日本大阪大学Gekko激光器构建了激光驱动等离子体磁重联过程. 在垂直于磁重联平面方向发现了高速喷流, 从不同观测方向实验证实了该喷流的存在并测量了喷流的流体力学演化过程, 对其中的电子能谱进行了诊断分析.     

高热稳定性氟化聚醚砜的合成及其在阵列波导光栅复用器中的应用

用合成的3-三氟甲基苯侧基聚醚砜(3F-PES)作为波导芯层材料制作了新型硅基聚合物阵列波导光栅(AWG)复用器.采用DSC,TGA和AFM等方法对3F-PES的光学性质和热稳定性进行了表征.DSC和TGA结果显示,3F-PES的玻璃化转变温度为170℃,在空气中5%的热失重温度为542℃,表明具有非常好的热稳定性.3F-PES溶液在旋涂时具有很好的成膜性,AFM照片显示,粗糙度起伏为0.35nm.近红外吸收谱表明,3F-PES在光通讯波段有较小的吸收,适合用来制作低损耗的光波导器件.用3F-PES作为波导芯层材料制作的八通道硅基聚合物阵列波导光栅(AWG)复用器的通道间隔为1.603nm,中心波长为1550.15nm.