极小孔半导体激光器近场区光场分布研究

利用时域有限差分法(FDTD)计算和分析了极小孔半导体激光器输出光端面附近的光场分布,指出小孔激光器近场区域光场分布的特点,讨论了小孔大小和金属厚度对光场分布和光源分辨率的影响,得到设计和制备极小孔半导体激光器的优化方法.     

基于LED照明的时域全场OCT成像系统设计

为了进一步降低成本并提高成像的速度与精度,提出了一种基于发光二极管(LED)照明的全场时域光学相干层析成像技术(OCT)系统。用LED作光源、采用带反馈的闭环四步移相法采集信号,阐述了其成像原理,并进行了系统结构研究、理论分析和实验验证。结果表明,系统的相干长度为23μm,轴向分辨率达到了11.8μm,横向分辨率为19.8μm,单幅图的采集时间为2.15 ms;与以往的OCT扫描方式相比,该方法减小了实现成本,并具有更快的扫描速率以及更高的精度,有着很大的使用价值。该研究为开发超高速、高精度的低成本OCT系统提供了参考。     

970 nm超辐射发光二极管弯曲脊形波导数值分析

本文基于光束传播法(beam propagation method, BPM)和时域有限差分法(finite difference time domain method, FDTD)建立了分析模型,模拟并分析了弯曲脊形波导超辐射发光二极管(superluminescent light emitting diode, SLD)不同结构参数(刻蚀深度、曲率半径、脊形宽度)对波导损耗的影响和倾斜脊形波导不同结构参数(刻蚀深度、脊形宽度、倾斜角度、发射波长)对模式反射率的影响。计算表明,弯曲脊形波导的刻蚀深度和曲率半径是影响波导损耗的重要因素。刻蚀深度较浅使波导对光场的限制作用较弱,过小的曲率半径会使模式传输泄露严重,损耗大大增加。脊形宽度越大,波导损耗越小,其对波导损耗影响较小。脊形波导的端面倾斜角度是抑制模式反射率的重要因素,脊形宽度增加,模式反射率逐渐减小,并在特定的几个角度形成的奇点达到最小值。刻蚀深度对于模式反射率的影响作用较小,但随着刻蚀深度的增加,奇点发生的角度产生了向小角度偏移。在特定的倾斜角度范围内,随着波长减小,奇点的数目会逐渐增加。研究结果可对设计具有优越性能的SLD器件...     

高超声速目标尾迹对GNSS信号的衰减特性研究

高超声速目标在临近空间飞行时,目标周围及尾迹区域中电离形成的等离子体对卫星信号的传播会造成较大的衰减,这一现象有助于针对高超声速目标的被动式雷达探测。为研究全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System, GNSS）信号在鞘套尾迹中的衰减特性,采用计算流体动力学模拟了高超声速目标在不同飞行条件下的三维绕流流场,并以此建立绕流流场电磁模型。然后通过改进的移位算子时域有限差分方法（Shift Operator Finite?Difference Time?Domain, SO?FDTD）仿真计算GNSS信号在目标流场尾迹中的衰减特性,并绘制了信号通过流场后的透射系数分布图。仿真计算发现,临近空间高超声速目标尾迹对GNSS信号有明显的衰减作用,GNSS信号载波频率、目标飞行的高度和速度对GNSS信号透射系数的大小及分布结构均会带来影响。该研究中的结论为基于GNSS的临近空间高超声速目标无源探测提供了一定依据。     

黑磷纳米盘-层等离激元系统中的各向异性可调多阶强耦合

黑磷支持各向异性的表面等离激元,可用于设计具备更多功能的原理性器件。用时域有限差分法数值模拟了中红外到远红外波段基于黑磷的层-盘-层系统中不同等离激元模式之间的杂交行为。通过动态调节黑磷中的载流子浓度,可以实现两个晶格方向上强耦合现象的产生与控制。对不同模式间的耦合进行分析并计算,得到吸收光谱中的拉比分裂能最高可达42.9 meV。此外,还计算了偏振角度对各向异性强耦合的影响,其最高可以实现6个吸收频带。该模型可为构建未来在中远红外波段工作的基于二维材料紧凑型各向异性等离激元器件提供基础。     

光电导太赫兹源回路电感对其辐射特性的影响

光电导太赫兹源（Photo-Conductive Antenna,PCA）已广泛用于太赫兹时域光谱系统（THz-TDS）。在THz-TDS系统中,处于偏置状态的PCA被飞秒激光触发因光生载流子,在偏置电场下的加速运动而向自由空间辐射太赫兹波,同时在PCA偏置回路中形成脉冲电流。通常给PCA加载偏置电压的回路有不同结构的电路设计,导致PCA装架的基板回路不可避免地存在一定电感,由此引起的电磁惯性会显著影响回路中脉冲电流的脉宽,电流脉冲的脉宽会随回路电感的增大而展宽。那么PCA回路电感是否会影响PCA向自由空间辐射THz波的特性,这是设计PCA基板电路面临的问题所在。本文尝试在PCA回路中加入不同电感值的电感元件,通过实验测试了PCA辐射THz波的时域波形和频谱,结果表明,PCA回路电感的数值对PCA辐射THz波没有明显影响,从而对不同场合应用的PCA基板结构和电路设计提供了实验基础。     

太赫兹成像技术研究进展及应用

太赫兹波（terahertz waves）位于红外波段与微波波段之间,相比其他波段具有高透射性、低能量性、相干性、指纹光谱以及瞬态性等特点。随着太赫兹成像技术在空间通信、雷达探测、航天航空以及生物医疗等领域的广泛应用,已经表现出传统成像技术（如可见光、超声波和X射线成像）无法比拟的优势。本文首先对太赫兹时域光谱（THz-TDS）成像技术以及室温（非制冷）微测辐射热计太赫兹成像技术的发展现状进行介绍,再介绍太赫兹成像技术的典型应用,最后指出太赫兹成像技术在发展中存在的限制因素并给出合理的建议。     

光子晶体双波长电光调制和模分复用集成器件

为了实现光电子器件小型化和多功能化,进一步提高信息传输容量和速度,提出了一种基于光子晶体双波长电光调制和模分复用的片上集成器件。该集成器件的电光调制模块由硅基光子晶体波导和两个L3型复合腔组成,模分复用模块由硅基非对称平行纳米线波导组成,两个模块的连接处采用硅基光子晶体波导。采用L3型复合腔和PN掺杂结构实现两个波长TE₀模的调制,采用非对称定向耦合结构将两个波长的TE₀模转换为TE₁模。应用基于三维时域有限差分法（3D-Finite Difference Time Domain,3D-FDTD）的Lumerical软件进行仿真分析,结果表明,在调制电压为1.05 V时,该集成器件可以实现中心波长为1 552.1 nm和1 556.1 nm的 TE₀模、TE₁模通断调制及两模式模分复用功能。该器件的消光比高达24.67 dB,调制深度均为0.99,插入损耗小于0.57 dB,信道串扰小于?34.68 dB,调制速率最低为17.54 GHz。该集成器件结构紧凑,可望应用于高速大容量光通信系统。     

用开关稳压控制器产生快速脉冲

模拟步进功能的快速上升沿脉冲源可以完成很多有用的实验室测量工作,包括确定同轴电缆上升时间特性,以及用时域反射方法找到电缆故障点。例如,在估算一个10英尺～20英尺长RG-58/U电缆的上升时间时,就需要1ns～2ns的边沿跃升时间。Agilent公司(www．agilent．com)的HP8012B是一个在很多电子实验室中都有使用的,可以承受大量工作负荷的脉冲发生器,它提供具有5 ns上升时间的脉冲,这足以用于许多应用场合,但不适合用于确定电缆特性。     

脉冲泄流时土壤条件对冲击接地阻抗的影响

 为了探寻电流脉冲泄流时，设备的接地是否有效可靠，用FDTD法分析了脉冲泄流时均一土壤、分层土壤及局部改善土壤的电导率对冲击接地阻抗（TGR）的影响。结果表明：大地电导率对冲击接地阻抗的影响很大；对均一土壤，TGR随大地电导率的增大而减小，大地电导率越大，TGR对接地体的埋深越不敏感。对分层土壤，接地体要埋在大地电导率大的土壤层中，且不要靠近交界面；局部改善大地导电性能对降低TGR效果明显，TGR对改善区域的体积非常敏感，而当电导率大于一定值时，大地电导率的再增加，对TGR的影响不明显。