一种近红外波段的高双折射高非线性光子晶体光纤

提出了一种具有中心缺陷孔的新型非对称椭圆光子晶体光纤,采用全矢量有限元法研究了其双折射、色散和非线性等特性。通过改变第一层椭圆孔的角度,加强了结构的双折射性能,同时还能改善结构的色散表现。分析计算结果得出,设计合适的结构参数可在波长1.55μm处获得3.05×10~(-2)的高双折射,同时在X和Y偏振方向获得较高非线性系数。此外,在保持高双折射的同时,此PCF也可获得1 000~1 550 nm近550 nm的负色散平坦区。该新型近红外波段的高双折射高非线性负平坦色散的光子晶体光纤在偏振控制、非线性光学及光纤通信等领域具有广泛的应用前景。     

透射式金属光栅耦合SPR传感器

用磁控溅射技术在双面抛光的蓝宝石衬底上沉积了20 nm Ti和100 nm Au的金属薄膜,通过标准光刻工艺制备出1.6和2.0μm两种周期结构的一维光栅表面等离子体共振(SPR)传感器。用时域有限差分算法(FDTD)模拟仿真并结合实验测试的透射光谱,研究分析了不同周期结构的金属薄膜光栅型SPR传感器的特性。基于金属光栅耦合,利用表面等离子体激元(SPP)的局域特性和光栅的选频特性,实现了SPR传感器的信号增强和滤波功能。研究结果表明,利用金属薄膜光栅表面介质的变化引起的光栅透射光谱中激发表面等离子体共振峰的位置变化,可以获得被测物体的物理、生物和化学等相关特征信息。     

一种表面等离子体激元定向耦合器的传输特性

利用三维全矢量时域有限差分法(FDTD)数值模拟了一种波导间隔金属条高度小于金属层厚度的表面等离子体激元(SPP)定向耦合器,并分析了其在基模传输时的模式场分布和能流密度分布,讨论了耦合长度、最大转移功率与间隔金属条高度的变化关系。结果表明,波导内沿纵向的能流密度在靠近间隔金属条部分的强度更大,有助于提高波导间耦合效率,并且当减小间隔金属条的高度时可以有效缩短定向耦合器耦合长度。这种亚波长定向耦合器结构可以应用在基于表面等离子体激元的集成光路中。     

MIM结构中腔的物理性质对SPP传播的分析

为了研究MIM结构中腔的物理性质对SPP传播的影响,采用了对波导模式、谐振和反射系数以及相位分析的理论方法,讨论了腔长和厚度对SPP传播的相关参数的影响,仿真了MIM波导中电动势、腔长和反射系数等参数在结构中作用。结果表明,SPP传播产生的电动势能达到相对较大的1V ,激发产生的能场会有放大的作用;腔的有效功率变化与腔长变化一致,不同的腔厚度中腔长对SPP传播的结果趋势相同;近场中传播系数存在一个最大值。这一问题的分析与讨论对非线性THz光谱研究、纳米级光电探测、SPP模式的发生器、强局域场都具有一定的意义。     

应力光纤双折射的应力微元分析方法

提出了一种计算任意形状应力区的光纤在纤芯处的应力场分布和双折射大小的应力微元积分计算方法。采用COMSOL Multiphysics软件中的固体力学模块,研究了矩形、方形、三角形、圆等不同形状微元应力区光纤在纤芯处应力场和双折射的大小。结果表明,应力微元面积相同时,其在纤芯处引起的应力大小及其双折射与应力微元的形状、放置方向无关,只与应力微元到纤芯的距离有关。当应力微元与纤芯距离较近时,应力大小和双折射与距离近似呈平方反比关系。该结果验证了应力微元分析方法的正确性和可行性。因此对应力微元进行积分,即可得到任意形状应力区光纤在纤芯处的应力场分布与双折射。     

MIM 结构中腔的物理性质对SPP传播的分析

为了研究MIM 结构中腔的物理性质对SPP 传播的影响,采用了对波导模式、谐振和反射系数以及相位分析的理论方法,讨论了腔长和厚度对SPP 传播的相关参数的影响,仿真了MIM 波导中电动势、腔长和反射系数等参数在结构中作用.结果表明,SPP 传播产生的电动势能达到相对较大的1V,激发产生的能场会有放大的作用;腔的有效功率变化与腔长变化一致,不同的腔厚度中腔长对SPP 传播的结果趋势相同;近场中传播系数存在一个最大值.这一问题的分析与讨论对非线性THz光谱研究、纳米级光电探测、SPP 模式的发生器、强局域场都具有一定的意义.     

短长度的双椭圆纤芯光子晶体光纤偏振分束器

基于双折射效应设计了一种新型的双椭圆纤芯光子晶体光纤(PCF)偏振分束器,通过在每个纤芯处引入一对大空气孔和一对小空气孔来构成椭圆纤芯。采用全矢量有限元法(FEM)和半矢量光束传播法数值模拟偏振分束器的性能,结果表明,在工作波长1.55μm处,光纤长度为544μm时,X、Y方向偏振光可实现分离,且消光比达到-43.75dB,消光比小于-10dB的带宽为80nm。这为设计具有高消光比和极短长度的双芯光子晶体光纤偏振分束器提供了一种新的结构。     

填充比对金属光栅与介质光栅激发表面等离子波的不同影响

采用严格耦合波理论求解了不同填充比的金属光栅与金属平面覆盖介质光栅在角度调制下的共振衰减反射谱,以及它们在表面等离子体共振时的空间场分布,并对结果进行了对比分析。通过数值计算分析了金属表面等离子体波（Surface Plasmon Polariton, SPP）波矢的有效折射率 与光栅填充比的关系,结果表明对于Au金属光栅结构,SPP的 随着光栅填充比增加并无明显变化;而对于金属平面覆盖介质光栅结构,SPP的 随着介质光栅的填充比的增大单调递增。     

基于高双折射光纤环形镜L-band EDFA增益平坦实验

采用高双折射光纤环形镜进行了L bandEDFA的增益平坦实验。调节环内的偏振控制器,可以改变环的反射谱或透射谱的位置和深度;改变环内高双折射光纤的长度,可以改变环的反射谱或透射谱的波长响应周期。适当选取双折射光纤的长度和调节偏振控制器使环形镜的反射谱EDFA的增益谱相匹配。实现了L bandEDFA的增益平坦。双级结构的L bandEDFA经高双折射光纤环形镜平坦后,在1570～1595nm范围内,平均增益18.6dB,增益平坦度达±0.57dB。     

新型波导的开关设计及特性分析

通过SPP(表面等离子体激元)的优越特性分析了楔形波导SPP的透射特性,设计了嵌有光栅的楔形等离子体波导结构。对SPP激发的分析采用衍射光栅耦合的方式,通过改变金属薄膜厚度以及入射光角度得出其结构特性。结果表明:金属薄膜厚度的减少会导致透射带宽迅速降低,透射率也随之下降;而入射光角度的改变会导致透射光效率的变化。模拟了楔形波导结构的表面等离子体,得到了薄膜厚度的变化透射曲线和入射光角度透射率,得出了透射率变化图。研究结果对半导体设备的纳米等离子激元耦合具有一定的意义。     

一种金填充高双折射光子晶体光纤偏振滤波器

为了获得具有对称性结构的金填充高双折射光子晶体光纤,采用有限元方法对光纤的纤芯基模、金属表面等离子体激元的色散和损耗特性进行了分析。改变包层晶格节距、纤芯周围气孔直径以及填充金丝直径能够灵活地调节纤芯基模与等离子体激元之间共振响应波长点的位置和耦合强度。通过对光纤结构参量的优化,获得了一种基于通信波段的偏振滤波器。当特定空气孔数值孔径确定后,在1.55m处, x方向基模损耗可以达到473dB/cm,而y方向基模几乎不会受到等离子体激元的干扰。结果表明,与单偏振单模光子晶体光纤相比,新设计的光纤结构可以通过调节金丝直径大小,选择性地滤掉某一偏振方向的光,从而达到在通信波段滤波的效果。该研究对研制基于通信波段的偏振滤波器具有一定的参考意义。     

Polarization mode dispersion, decorrelation, and diffusion inoptical fibers with randomly varying birefringence

Polarization mode dispersion and the polarization decorrelation and diffusion lengths are calculated in fibers with randomly varying birefringence. Two different physical models in which the birefringence orientation varies arbitrarily are studied and are shown to yield nearly identical results. These models are appropriate for communication fibers. We show that both the length scales for polarization mode dispersion and polarization decorrelation measured with respect to the local axes of birefringence are equal to the fiber autocorrelation length. We also show that the coupled nonlinear Schrodinger equation which describes wave evolution over long length along a communication fiber can be reduced to the Manakov equation. The appropriate averaging length for the linear polarization mode dispersion is just the fiber autocorrelation length but the appropriate averaging length for the nonlinear terms is the diffusion length in the azimuthal direction along the Poincare sphere which can be different, The implications for the nonlinear evolution are discussed     

高双折射光纤双折射温度特性新型测量方法研究

根据高双折射光纤Sagnac环镜的透射谱函数推导出其峰值波长与双折射的关系,通过测量峰值波长随温度的漂移量推算出高双折射光纤双折射的温度系数,从而提出了一种测量高双折射光纤双折射随温度系数的新方法.本文设计的方法结构简单,易于操作,只需要搭建一个简单的Sagnac环镜而无需其它特殊的装置,与写制光栅的方法相比简化了测量的复杂度和降低了设计成本,具有设计灵活和应用广泛的优点.     

Delineating elliptical objects with an application to cardiac scintigrams

To delineate the myocardium in planar thallium-201 scintigrams of the left ventricle, a method, based on the Hough transformation, is presented. The method maps feature points (X, Y, Y')-where Y' reflects the direction of the tangent in edge point (X,Y)-into the two-dimensional space of the axis lengths of the ellipse. Within this space, a probability density function (pdf) can be estimated. When the center of the ellipse or its orientation are unknown, the 2-D pdf of the lengths of the axes is extended to a 5-D pdf of all parameters of the ellipse (lengths of the axes, coordinates of the center, and the orientation). It is shown that the variance of the edge-point-based estimates of the axis lengths increases when the location error of the center of the supposed ellipse or its orientation error increases. The likelihood of the estimates is expected to decrease with increasing variance. Therefore, local search algorithms can be applied to find the maximum likelihood estimate of the parameters of the ellipse. Curves describing the convergency of the algorithm are presented, as well as an example of the application of the algorithm to real scintigrams. The method is able to detect contours even if they are only partly visualized, as in thallium scintigrams of the myocardium of patients with ischemic heart disease. As long as the number of parameters describing the contour is relatively low, such an algorithm is also suitable for application to differently curved contours.     

Study of form birefringence in waveguide devices using the semivectorial beam propagation method

Waveguide devices based on nonbirefringent substrates may still have form birefringence if index discontinuities exist. It is demonstrated that the semivectorial beam propagation method can be used to study the polarization dependence in waveguide devices. It is shown that the calculated coupling lengths of planar directional couplers match within 3.5% of analytical solutions. Results on polarization dependencies of coupling lengths and bending losses of rib waveguide devices are presented. Results of rib waveguide directional couplers indicate that the form birefringence can be significant. Losses of S-shaped bends are weakly polarization dependent in the low-loss regime.<>     

接插件影响数字信号传输的微观分析

通信系统中接插件故障会造成对信号传输的影响，在电接触过程中因金属的氧化将形成金属－氧化物－氧化物－金属（MIIM）结构，文章从微观角度支用电子输运理论对MIIM结构的伏安特性和负阻现象进行论述并分析讨论对数字信号的影响，提出了信号工作电平选择－3－3V区域可避免因接插件故障使信号发生畸变。     

On the maximum entropy of the sum of two dependent random variables

Investigates the maximization of the differential entropy h(X+Y) of arbitrary dependent random variables X and Y under the constraints of fixed equal marginal densities for X and Y. We show that max[h(X+Y)]=h(2X), under the constraints that X and Y have the same fixed marginal density f, if and only if f is log-concave. The maximum is achieved when X=Y. If f is not log-concave, the maximum is strictly greater than h(2X). As an example, identically distributed Gaussian random variables have log-concave densities and satisfy max[h(X+Y)]=h(2X) with X=Y. More general inequalities in this direction should lead to capacity bounds for additive noise channels with feedback     

H型金属孔阵列结构强透射折射率传感特性研究

提出了一种H型金属孔阵列结构,利用该结构形成的法布里-珀罗腔加强表面等离激元耦合作用,以期获得较好的强透射现象。采用有限时域差分法(FDTD)对该结构进行数值仿真,并详细研究了H型金属孔阵列中水平方向矩形孔和竖直方向的两相同对称矩形孔的长和宽等参数对强透射特性的影响;同时研究了基于该现象的折射率传感特性。结果表明:当水平方向矩形孔的长和宽分别为300和120nm、竖直方向的两相同对称矩形孔的长和宽分别为60和10nm时,强透射现象较好,并在此基础上获得了389RIU/nm的折射率灵敏度。这些研究结果有望为高性能微纳等离子体传感器的设计提供理论参考。