LiNbO3质子交换光波导偏振器的研究

研制了632.8 nm光波段X切Y传Ti扩散铌酸锂质子交换光波导偏振器.从理论上分析了钛(Ti)扩散及质子交换(PE)LiNbO3波导折射率改变机理,以及影响器件性能的各种因素.实验结果与理论计算符合良好,达到了集成光路中对器件的偏振要求,为其他类型偏振器的研制提供了理论依据.     

基于Bragg光栅的超高消光比SOI波导偏振器设计

波导偏振器是片上集成相干光学系统中的关键器件之一,超高消光比、低损耗、紧凑型波导偏振器的设计一直是研究的热点。基于绝缘体上硅平台的倾斜Bragg光栅被用于实现超高消光比波导偏振器结构。利用一维光子晶体能带理论分别计算TE和TM模式光的能带结构分布,选择TE模式禁带与TM导带重叠带隙设计光栅,可实现TM模式低损传输,而TE模式被Bragg光栅高效反射,从而产生超高偏振消光比。3D FDTD仿真表明:16 μm倾斜Bragg光栅波导偏振器可在中心波长1550 nm附近70 nm的带宽内,实现大于37 dB的超高消光比,器件的损耗小于0.64 dB;进一步增加光栅周期数,当长度为25 μm时,消光比可提高至46 dB。Bragg光栅倾斜角与刻蚀宽度偏差仿真表明:设计的结构加工误差容限较大,同时该结构仅需一次曝光刻蚀,工艺流程简单。     

超高宽深比结构氮化硅波导的研究

超高宽深比结构氮化硅波导具有低损耗和高偏振消光比的优异性能,是抑制集成光学陀螺中偏振噪声的可行性方案.文章基于FEM和FDTD方法对氮化硅波导的模场分布、弯曲损耗及光纤插入损耗进行了仿真分析,通过对波导截面结构的设计优化,并采用LPCVD和RIE微纳工艺在石英基底上成功制备了宽深比高达100的单模氮化硅波导.表征及通光测试验证了工艺可行性,对一长为12 mm的氮化硅直波导测试得偏振消光比达3 dB.研究结果对超高宽深比氮化硅波导在集成光学陀螺及相关偏振器件中的应用研究具有一定意义.     

铌酸锂光波导器件保偏尾纤对轴工艺研究

基于采用退火质子交换工艺制备的铌酸锂光波导器件的保偏尾纤具有高偏振消光比这一特性,提出了一种通过偏振消光比测试仪测定器件保偏尾纤的偏振轴并实现与保偏连接头定位键高精度对准的方法.工艺实验证明,采用该方法制作的保偏尾纤连接头偏振轴向对准精度优于0.8°,显著优于显微成像定轴方法制作的保偏尾纤接头.     

H:LiNbO3光波导

铌酸锂晶体具有良好的光声和电光性质，因而基于铌酸锂的集成光学器件已引起人们的广泛关注。质子交换法是一种制备铌酸锂光波导的重要方法。质子交换铌酸锂光波导具有制作工艺简单，折射率增量大，抗光折变能力强及可实现单偏振激励等特点。本文对质子交换铌酸锂光波导的制作工艺、波导特性及其应用进行了讨论，并指出目前应加强质子交换光波导、质子交换生长动力学和交换工艺的研究。     

硅基片上偏振分束器研究进展

硅基集成光波导具有很高的折射率对比度,能将光场限制在纳米尺度,是制备结构紧凑、高效的纳米光子器件的关键。但是,高折射率对比度也会引起波导双折射效应。因此,几乎所有纳米光子器件都是偏振相关的。偏振分束器是偏振分集光子集成电路中克服硅纳米器件强偏振依赖性的重要组成部分,在片上相干通信、传感与环境检测等领域具有广阔的应用前景。目前报道的基于亚波长光栅波导结构的偏振分束器,工作带宽在200 nm以上,消光比也超过了20 dB。文章简述了各种类型偏振分束器的工作原理,对其尺寸、消光比、带宽等方面的性能进行了比较,分析了各类偏振分束器的优劣势,最后总结了其主要应用场景并展望了未来发展方向。     

一种新型偏振分束器的研制

偏振分束器能将非偏振光分成两束正交的线偏振光.文章详细的叙述了具有高消光比、高透射率的偏振分束器的结构设计、制作工艺及实验结果,并对实验结果进行了仔细分析,说明了研制过程中影响偏振分束器消光比、透射率的因素,最后介绍了偏振分束器的应用前景.研制的偏振束器能使入射光的振动方向相互垂直的O光E光均垂直于其输出端面输出,分束角约为102°,光强分束比近似为1,透射率为95%,消光比接近50 dB.     

1.3μm波长金属膜波导偏振器的研制

文章针对Ｔｉ扩散ＬｉＮｂＯ３波导１．３μｍ波长偏振器的制作，论述了单模ＴＥ波传输的波导偏振器的器件结构设计，理论分析及制作方法。采用的优化结构ＭｇＯ／Ａｌ覆盖波导偏振器其ＴＭ波的消光比达４０ｄＢ以上，ＴＥ波附加损耗〈１ｄＢ，器件综合消光比〉３５ｄＢ，结果与理论计算相近。     

硅基二氧化硅单模单偏振光波导的设计

在不增加工艺难度的前提下,利用硅基二氧化硅光波导的双折射效应并结合有效折射率方法, 设计了一种新型单模单偏振波导, 使得两个正交偏振模式中的TM 模式被截止, TE 模式可以通过. 利用三维有限差分光束传输法(3D -BPM ) 进行数值模拟,结果显示,对于TM 模式消光比可高达到50dB 以上.此种结构的光波导可以直接制作偏振器, 同时还易与其他波导器件集成.     

基于两次衰减全反射结构的激光偏振控制器

为了实现激光偏振态的控制和提高两偏振态消光比,用由各向异性材料加工而成的耦合棱镜并采用两次衰减全反射方法,使具有相同入射角的TE和TM偏振态的共振激发条件不同,即当TE偏振态满足共振激发条件能量耦合进波导时,TM偏振态却不满足共振激发条件而被反射来实现其在空间上的分离.同时将电光系数较大、光学性能和热稳定性好的聚合物材料作为波导层,利用其电光效应来改变共振条件来实现输出光束偏振态的调谐.结果表明,反射型结构插入损耗小于0.2dB,器件的消光比高达27dB,驱动电压为19V.该方案预计在光信息存储、光路由、光开光以及图像处理等光学系统里有着极其广泛的应用.     

磁光光纤Bragg光栅中偏振消光比特性分析

通过分析磁光光纤Bragg光栅中偏振消光比特性,提出一种利用峰值偏振消光比测量磁场的新方案。利用OptiSystem软件仿真表明,当光栅耦合系数远大于磁光耦合参量时,峰值偏振消光比与外加磁场的对数值成线性关系,与理论分析结果一致。文章还给出了峰值消光比与光栅长度、折射率调制深度和费尔德常数之间关系的解析式,可方便地用于分析磁场的测量性能。     

高芯片偏振消光比铌酸锂多功能集成光学器件

分析了铌酸锂多功能集成光学器件的偏振消光机理,设计和制作了高芯片偏振消光比的铌酸锂多功能集成光学器件。器件采用切断部分输入直波导后在切断端面选择性镀阻光膜的结构以截断射入衬底的辐射光,与芯片耦合后实现了高于85dB的芯片偏振消光比。制作的器件插入损耗小于3.5dB,分光比为48/52~52/48,半波电压Vπ小于3.5V,尾纤偏振串音小于-33dB;在-55~+85℃全温范围内,损耗变化量小于0.2dB,分光比变化小于1%,尾纤偏振串音小于-27dB,能够满足工程化应用需要。     

光纤干涉仪消光比调谐方法

简要介绍了目前超长距离光纤干涉传感系统的发展现状,并在理论上分析了光纤传感系统中的偏振态对消光比的影响以及能够影响光波偏振态的各种因素.将基于光弹效应的挤压型偏振控制器应用于该系统的消光比调谐,给予光纤干涉臂径向应力,动态调谐系统光波偏振态,实现了长距离光纤传感系统的消光比在一点上的调谐.提出了长距离光纤传感系统灵敏度...     

基于绝缘体上硅脊型纳米线光波导方向耦合器的TE/TM偏振分束器

利用有限元方法和时域有限差分方法,优化设计了一种结构紧凑的基于绝缘体上硅脊型纳米线光波导方向耦合器的TE/TM偏振分束器。考虑到方向耦合器的波导间隙较小时制作工艺较为困难,且模式失配会引入一些损耗,因此波导间隙取约100nm较为合适。通过优化脊型纳米线光波导的几何尺寸(脊高和脊宽)、耦合区波导间隙,使得偏振分束器长度最短。数值计算结果表明经过优化的偏振分束器最短长度大约为17.3μm,偏振分束器的消光比大于15dB时,波导宽度制作容差为-20～10nm,带宽约为50nm。     

保偏光纤偏振特性测试系统的光路研究

光纤陀螺是干涉型传感器,光的偏振特性影响该传感器的精度,因此需要对光纤的偏振态进行精确的测试。目前国外有些公司出售检偏系统,但所给的指标并不高,而且价格也非常昂贵,国内使用的测试系统一般都为自制．精度普遍不高,实际测量的消光比小于系统的理论消光比。有偏振特性系统的设计和测试结果,却没有系统误差原因的详细分析。针对这一问题,在给出了高精度保偏光纤偏振测试系统的光路结构基础上．对系统中影响消光比的光路误差进行了分析和计算。通过理论分析和计算机模拟计算,得到本系统的消光比在给定的误差范围内可以达到55dB,能够满足高精度的测量。同时,在计算中得到了e光和。光的透射率,计算结果中棱镜e光的透射率比以往的结果精确2．34％．     

硅基槽波导级联多模干涉耦合器型偏振分束器

提出了一种基于硅基槽波导的级联多模干涉(MMI)耦合器型偏振分束器,由锥形及矩形结构MMI耦合器构成.级联结构使器件长度无需为两偏振模自镜像长度的公倍数,不仅能有效减小器件尺寸,而且提高设计灵活性.同时,利用槽波导的高双折射特性及MMI耦合器的锥形结构,可进一步缩短器件尺寸.分析结果表明,所提器件能够有效实现偏振束分离,两级MMI工作区总长度仅为42μm,准TE与准TM模的偏振消光比分别为29.8和31.4d B,1.55μm波长下的插入损耗分别为0.395和0.699 d B,偏振消光比大于20 d B时光带宽为43 nm,覆盖整个C波段.最后,详细分析了器件关键参数的制造误差对器件性能的影响.     

不同切型质子交换弯曲波导的弯曲损耗研究

退火质子交换铌酸锂光波导是一类重要的光波导。对2种不同切型的3种常用S形弯曲质子交换光波导,利用宽角有限差分光束传播法进行了分析。结果表明,3种弯曲波导的弯曲损耗,随波导结构参数的变化基本上是相同的,而在相同的波导结构参数下,X切型的质子交换光波导的弯曲损耗总体上都要小于Z切型的质子交换光波导。数值计算结果为相应波导器件的设计和制备提供了一定的参考。     

基于电光聚合物材料的光圆偏振调制器的研制

设计并研制了基于电光聚合物光波导的光圆偏振调制器(CPM)。所研制器件的TE TM偏振模式均衡器部分能够实现TE模与TM模间90%的偏振转换效率,这为器件输出光波的偏振分量均衡提供了相当大的调节范围。在均衡了波导中TE模与TM模的基础上,实验表明,器件的TE TM相位差调制器部分实现了很好的光波圆偏振调制输出特性。所测得的输出线偏振光中,45°与-45°斜角方向偏振分量的消光比大于25dB。基于接触式电极化法所获得的电光特性,TE TM偏振模式均衡器部分的偏振转换周期电压约为230V,TE TM相位差调制器部分的调制特性曲线周期约为192V。     

长距离光纤传感系统消光比动态调谐方法

光纤干涉仪的消光比在很大程度上决定了干涉型光纤传感系统的灵敏度.文章从理论上分析了基于干涉结构的分布式光纤振动传感系统的消光比影响因素,指出偏振态是影响系统消光比的主要原因.在此基础上,设计并实现了一种性价比极高的在线偏振调节器.通过对偏振态的调节,实现了长距离分布式光纤振动传感系统消光比的动态均衡.     

1.3μm钛扩散铌酸锂波导薄膜偏振器

本文报道用于1.3μm 钛扩散铌酸锂(Ti∶LiNbO_3)波导 MgO/Al 薄膜偏振器,简述了工作原理,偏振器 TM 模消光比大于40dB 和可忽略 TE 模附加损耗。