一种改进的2×2 SOI Mach-Zehnder热光开关

本文设计并制作了基于强限制多模干涉耦合器的2×2 SOI马赫-曾德热光开关.这种光开关采用了深刻蚀结构的多模干涉耦合器和输入/输出波导,较大地提高了干涉耦合器的性能并减少了连接耦合损耗.同时,在调制臂区域采用浅刻蚀结构,保持其单模调制状态.深刻蚀多模干涉耦合器具有优越的特性,在实验中测得不均衡度只有0.03 dB,插入损耗－0.6 dB.基于这种耦合器的新型热光开关,其插入损耗为－6.8 dB,其中包括光纤-波导耦合损耗－4.3 dB,开关时间为6.8 μs.     

Tapered dielectric structure in metal as a wavelength-selective surface plasmon polariton focuser

Symmetric tapered dielectric structures in metal have demonstrated applications such as the nanofocusing of surface plasmon polaritons, as well as the waveguiding of V-channel polaritons. Yet the fabrication of smooth-surfaced tapered structure remains an obstacle to most researchers. We have successfully developed a handy method to fabricate metal-sandwiched tapered nanostructures simply with electron beam lithography. Though these structures are slightly different from conventional symmetric V-shaped structures, systematic simulations show that similar functionality of surface plasmon polariton nanofocusing can still be achieved. When parameters are properly selected, wavelength-selective nanofocusing of surface plasmon polaritons can be obtained.     

High efficiency and broad bandwidth grating coupler between nanophotonic waveguide and fibre

A high efficiency and broad bandwidth grating coupler between a silicon-on-insulator (SOI) nanophotonic waveguide and fibre is designed and fabricated. Coupling efficiencies of 46\% and 25\% at a wavelength of 1.55~μ m are achieved by simulation and experiment, respectively. An optical 3~dB bandwidth of 45~nm from 1530~nm to 1575~nm is also obtained in experiment. Numerical calculation shows that a tolerance to fabrication error of 10~nm in etch depth is achievable. The measurement results indicate that the alignment error of ±2~μ m results in less than 1~dB additional coupling loss.     

一种硅基SiO2波导耦合器的设计与分析

波导耦合器是组成光纤传感系统和光纤通信系统光收发组件及模块的重要元器件,是实现光收发模块一体化光电集成的基础。给出了一种用光纤陀螺系统的X型四端口波导耦合器的工作原理,采用有效折射率法和BPM(Beam propagation method)法建立了耦合器的数学模型,计算并分析了耦合器尺寸在尽可能小的情况下和在满足单模传输的条件下耦合器的耦合系数、有效耦合长度、分光比以及回波损耗等参数之间的关系,并对其关键技术进行了系统的研究。仿真结果表明,所设计的波导耦合器在低损耗情况下分光比可达到50%∶50%,耦合器全长为33.5mm,输入输出波导间距为410μm,芯层截面积为6μm×6μm。     

平面波导微型光谱仪系统芯片中Taper耦合结构的研究

设计了一种专用于平面波导微型光谱仪的Taper耦合器。推导了基于三维有限差分光束传播法的标量方程,并利用光束传播法和透明边界条件对耦合器的耦合效率进行了模拟计算和分析。结果表明,Taper耦合器结构稳定,耦合效率高,可满足微型光谱仪的应用要求。     

Q波段宽频带线性化器设计

当前我国Q/V频段的低轨卫星互联网项目正在大力开展,宽带通信正在逐步发展。而国内相关线性化技术一般局限于较窄频带,相关研究尚不成熟。因此尽快研究设计宽频带线性化器十分有必要。采用适用于空间环境的模拟预失真技术,设计出针对卫星通信所用的行波管功率放大器（TWTA）的Q波段线性化器。其利用新型微带传输结构,结合肖特基二极管,可在毫米波频段实现超宽瞬时频带的线性化。在38～43 GHz（5 GHz）的瞬时频带内对TWTA的幅度失真以及相位失真有着很好的改善。线性化器在输入功率为−17～13 dBm的范围内,频带内幅度增益约为4.8～7.2 dB,相位扩张约为70°～88°。相对其他同类型线性化器,此线性化器对应频率较高,且可在很宽的瞬时频带内对TWTA实现比较稳定的线性化。     

Monolithically integrated 64‐channel silicon hybrid demultiplexer enabling simultaneous wavelength‐ and mode‐division‐multiplexing

A compact 64‐channel hybrid demultiplexer based on silicon‐on‐insulator nanowires is proposed and demonstrated experimentally to enable wavelength‐division‐multiplexing and mode‐division‐multiplexing simultaneously in order to realize an ultra‐large capacity on‐chip optical‐interconnect link. The present hybrid demultiplexer consists of a 4‐channel mode multiplexer constructed with cascaded asymmetrical directional‐couplers and two bi‐directional 17 × 17 arrayed‐waveguide gratings (AWGs) with 16 channels. Here each bi‐directional AWG is equivalent as two identical 1 × 16 AWGs. The measured excess loss and the crosstalk for the monolithically integrated 64‐channel hybrid demultiplexer are about ‐5 dB and ‐14 dB, respectively. Better performance can be achieved by minimizing the imperfections (particularly in AWGs) during the fabrication processes.

     

基于少模光纤的全光纤熔融模式选择耦合器的设计及实验研究

提出了三种基于少模光纤的全光纤熔融模式选择耦合器. 根据模式匹配原理采用单模光纤与少模光纤熔融连接方式, 运用耦合模理论及光束传播法模拟分析了模式选择耦合器的结构参数对模式选择及耦合特性的影响, 实现了单模光纤中基模到少模光纤中不同阶模式的转换, 以满足不同的应用需求. 实验上以2× 2熔融光纤耦合器为例, 采用对称和非对称熔融拉锥方式, 分别实现了从基模到LP₁₁, LP₂₁模式的转换. 实验结果表明所得到的LP₁₁, LP₂₁模式在1530–1560 nm的波长带宽范围内均有较高的模式纯净度, 且模式耦合效率高于80%, 与理论模拟结果基本一致.     

基于3×3平行排列耦合器的全光光开关的特性分析

提出了一种新型的基于3×3平行排列耦合器的全光光开关。此种光开关具有两个独立的输出端口且具有极好的偏振稳定性,消光比可达20dB。介绍了其工作原理,详细分析了信号光强度、控制光强度、光纤长度及耦合器分光比偏差等因素对各端口消光比的影响。比较了不同种类和长度光纤环的开关性能,首次得到了耦合器分光比偏差对消光比的影响曲线。     

锥形透镜光纤聚焦特性研究

锥形透镜光纤(TLF)是实现光纤与平面光波光路(PLC)芯片高效耦合的核心元件。了解和掌握其聚焦特性是指导平面光波光路尾纤封装技术的关键。给出了表征锥形透镜光纤聚焦特性的两个参量出射光斑直径和远场发散角的理论分析模型,其误差小于1.14%;采用光束传播法数值模拟了锥形透镜光纤中的光波传输和模斑的演化,确定了锥形透镜光纤端面出射光斑的大小;优化锥形透镜光纤结构参量为:拉锥长度300μm,锥角0.733°,透镜曲率半径13.485μm;建立了基于数字摄像机的锥形透镜光纤出射光场测试系统,提出了物理光学反向推演法,计算出锥形透镜光纤聚焦光斑尺寸和远场发散角。理论与实验结果有着良好的一致:对于相同结构参量的锥形透镜光纤,实验反推法得到的出射光斑尺寸与理论值相比误差为3.15%,远场发散角误差为3.67%。