一种红外波段多波长吸收器优化设计

本文设计了一种石墨烯/交替光栅/铝(Al)底板 结构红外波段电磁超材料多波长吸收 器。利用时域有限差分法(FDTD)数值模拟了石墨烯层厚度和光栅结构参数对吸收光谱的影 响规律。研究结果证明,基于FP腔共振和相消干涉形成的吸收光谱对石墨烯层厚度和光栅 高度较敏感,即随着石墨烯层厚度增大或光栅高度降低,左边频迅速蓝移,伴随各干涉峰峰 位波长小幅右飘,吸收率大幅提升;而随着光栅周期缩小,左边频吸收峰呈现右移趋势,但 各干涉峰峰位几乎无变化。与此同时各干涉峰峰位波长具有随环境折射率增大线性红移的特 性,故而可用于折射率或液体、气体浓度的高灵敏度感测。     

等效折射率图解法在多层滤光片设计中的应用

无吸收对称性的三层薄膜堆的等效折射率已作为高、低折射率膜层的厚度比和折射率之比的关系图示出来。这对深入理解等效折射率特性是有一些用处的,并且在设计抗反射涂层和截止滤光片时也是有用的。     

聚合物复合薄膜DR13/PMMA的制备及其光学特性

薄膜的厚度、折射率和传输损耗等参数在电光系数的确定和光波导器件的设计和制作过程中都是重要的参考数据。采用旋涂法制备了三种不同质量比的偶氮化合物染料分散红13(DR13)与聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合薄膜;利用分光光度计测量样品的吸收光谱;利用棱镜耦合仪测量了薄膜的厚度和折射率,并对不同波长下的折射率进行拟合得到折射率色散曲线;采用视频摄像技术研究样品的光传输特性,利用自己编写的计算机程序来处理其实验结果。DR13/PMMA复合薄膜在300nm和500nm处有两个大的吸收峰,而在其他波段,尤其是在通信波段没有明显吸收。薄膜的膜厚大约为1~2μm,其折射率随着质量比的增加而增大,随着激光波长的增大而降低,膜厚和折射率的误差分别为3.2×10-1μm和1.5×10-3。三种质量比(10%,15%和20%)的薄膜传输损耗分别为1.5269dB/cm,2.7601dB/cm和3.6291dB/cm,可以看出随着DR13质量比的增大,光传输损耗也逐渐增大,即DR13的含量对于传输损耗的影响较大。     

双层等折射率浮雕结构共振布儒斯特滤光片的泄漏模特性

通过调整光栅的填充系数,获得具有均质层和光栅层等效折射率相等的表面浮雕结构共振布儒斯特滤光片.深入研究了这类滤光片的泄漏模特性,并讨论光栅参数和入射条件的变化对滤光片共振特性的影响.研究表明:入射角的改变对滤光片泄漏模特性的影响不明显,但填充系数、均质层厚度以及基底折射率的改变对滤光片泄漏模特性影响很大.当填充系数f→1和f＜0.6时,以及当基底折射率接近波导层折射率(n→1.63)时,导模共振效应趋于消失.此外,随着均质层厚度的不断增大,多模共振效应将被激发,从而在一定的波长或入射角范围内导致多个泄漏模共振效应的产生.     

各向异性散射梯度折射率介质层的热发射特性

将蒙特卡罗法和弯曲光线跟踪技术相结合,研究了各向异性散射性梯度折射率半透明介质层的发射特性,介质层具有镜反射半透明表面和漫射基底面．重点分析了散射反照率和散射相函数对介质层表观方向发射率和表观半球发射率的影响,结果表明对于线性折射率分布的介质层,当散射较为强烈时,表观半球发射率可随介质层光学厚度增大而减小,这种现象与以往研究的半透明体的情况有显著的不同．     

940 nm VCSEL中DBR的反射特性分析

应用传输矩阵法计算并分析了分布式布拉格反射镜(DBR)的堆叠方式对反射谱的影响，当入射介质为GaAs材料、出射介质为空气时，DBR以低折射率层/高折射率层(LH)的方式排列具有更高的反射率。研究了入射角度对DBR反射率的影响，利用角度相关的传输矩阵模型对DBR反射谱进行计算，结果表明，DBR反射谱随着入射角度的增加而蓝移，最大反射率随着入射角度的增加而增大。建立了940 nm波长下Al_xGaAs的材料折射率与铝的原子数分数x之间的线性拟合模型，并通过多层剖分等效法，计算分析了渐变层对DBR反射谱特性的影响。相比于突变型DBR结构，渐变型DBR结构在维持最高反射率基本不变的情况下，反射带宽有所减小。     

梯度折射率对半透明介质温度场的影响

对梯度折射率半透明介质内辐射热平衡温度场进行了计算，考察了黑壁面及镜反射半透明界面时，线性和正弦两种不同折射率分布对温度分布的影响．当介质层边界为黑壁面，辐射能从光密介质向光疏介质传递时发生全反射导致某个热源在换热中的作用增大．当介质层具有镜反射半透明边界，除上述作用外，界面处的辐射换热也对介质内温度场产生影响．     

胶合层对Rochon棱镜偏向角和光强透射比影响的研究

Rochon棱镜是激光偏光技术中最常见的一种起偏分束棱镜。Rochon棱镜胶合剂的折射率不同时，出射o、e光的光强透射比会不同。另外，胶合层的前后表面并不总是严格平行，因此其偏向角和光强透射比（或光强分束比）要异于正常情况下的值。利用偏振光学的知识和Origin软件计算分析了胶合层的折射率及前后不平行对Rochon棱镜透射比（或光强分束比）和偏向角的影响。结果表明：o、e光的透射比和Rochon棱镜的光强分束均随胶合剂折射率礼的增大而增大，且n越接近于1，其光强分束比也越接近于1；Rochon棱镜的光强分束比受胶合层倾斜角θ的影响较大，且胶合层倾斜方向不同，o、e光透射比的变化情况也不同；θ对Rochon棱镜偏向角的影响与其对o、e光透射比的影响相反。     

椭圆光纤折射率分布对保偏特性的影响

本文利用高斯近似法分析了折射率分布对多包层椭圆光纤保偏特性的影响，用曲线图的方式给出了归一化模块半径，归一化双折射和模间色散随各层折射率变化的趋势，分析并讨论了各层相对折射率差对改善椭圆光纤的保偏特性所起的作用。     

胶合层对Rochon棱镜偏向角和光强透射比影响的研究

Rochon棱镜是激光偏光技术中最常见的一种起偏分束棱镜。Rochon棱镜胶合剂的折射率不同时,出射o、e光的光强透射比会不同。另外,胶合层的前后表面并不总是严格平行,因此其偏向角和光强透射比(或光强分束比)要异于正常情况下的值。利用偏振光学的知识和Origin软件计算分析了胶合层的折射率及前后不平行对Rochon棱镜透射比(或光强分束比)和偏向角的影响。结果表明:o、e光的透射比和Rochon棱镜的光强分束均随胶合剂折射率n的增大而增大,且n越接近于1,其光强分束比也越接近于1;Rochon棱镜的光强分束比受胶合层倾斜角θ的影响较大,且胶合层倾斜方向不同,o、e光透射比的变化情况也不同;θ对Rochon棱镜偏向角的影响与其对o、e光透射比的影响相反。     

梯度折射率半透明等温介质层的表观发射特性

将伪光源迭加法与光线分裂跟踪算法相结合,通过模拟计算介质的内部发射和辐射传递,研究了梯度折射率（GRIN）半透明介质导层的表观发射特性,考虑折射率为线性分布的情况,计算分析了等温情况下不同参数介质层的表观方向发射率和半球发射率,并比较分析了离散层数对计算结果的影响。     

Effect of temperature rise and hydrostatic pressure on microbending loss and refractive index change in double-coated optical fiber

This paper presents an analysis of the effect of temperature rise and hydrostatic pressure on microbending loss, refractive index change, and stress components of a double-coated optical fiber by considering coating material parameters such as Young's modulus and the Poisson ratio.

It is shown that, when temperature rises, the microbending loss and refractive index changes would decrease with increase of thickness of primary coating layer and will increase after passing through a minima. Increase of thickness of secondary coating layer causes the microbending loss and refractive index changes to decrease.

We have shown that the temperature rise affecting the fiber makes the microbending loss and refractive index decrease, linearly. At a particular temperature, the microbending loss takes negative values, due to tensile pressure applied on the fiber.

The increase of Young's modulus and the Poisson ratio of primary coating would lower the microbending loss and refractive index change whereas in the secondary coating layer, the condition reverses.     

光子晶体微谐振腔的调谐特性

利用光学传输矩阵法研究了3种基于一维缺陷态光子晶体的微谐振腔的调谐特性。结果发现,对于每种结构,在某一波长的波垂直进入光子晶体时,在缺陷层位置会激发起幅度远大于入射波幅度的场,即产生了谐振现象并形成了微谐振腔;改变缺陷层厚度可对谐振波长调谐;对于缺陷层两侧为高折射率介质层的结构1和结构2,调谐特性呈现出非线性;而对于缺陷层两侧为低折射率介质层的结构3,调谐特性是线性的。在单模工作条件下,结构1和2的调谐范围约为结构3的3倍。     

数值分析渐变DBR对垂直腔面发射激光器谐振腔模的影响

通过数值分析研究了含线性渐变层的Al0.9Ga0.1As/AlyGa1-yAs/GaAs/AlxGa1-xAS DBR的光学特性及其对VCSEL谐振腔光学特性的影响,建立了渐变型DBR渐变层厚度与折射率的关系,通过特征矩阵法计算了突变GaAs/Al0.9Ga0.1AS DBR和渐变型DBR的反射谱和反射相移,分析了渐变层对DBR反射率和反射相移的影响.对渐变型DBR,要使VCSEL谐振腔满足中心波长相位匹配条件,还需要在DBR靠近谐振腔一侧的最前面增加一定厚度的渐变层,称为相位匹配层.通过计算,我们得到了使VCSEL谐振腔满足相位匹配条件时均匀层和相位匹配层的厚度.     

一维掺杂光子晶体缺陷模的全貌特征

通过一维掺杂光子晶体缺陷模的三个不同角度的立体图以及它们对应的俯视切面图,全面地研究了缺陷模随杂质光学厚度、杂质折射率以及光子晶体折射率的变化关系,得出了一维掺杂光子晶体缺陷模的全貌特征,并得到以下重要结论:缺陷模透射峰随杂质光学厚度变化呈周期性的出现,在同一周期上缺陷模的波长随杂质光学厚度呈线性变化;缺陷模透射峰的半高宽度随杂质折射率的增加而减小,但陷模透射峰的高度不受杂质折射率变化的影响;光子晶体的折射率对缺陷模透射峰的峰高和半高宽度都有显著的影响.     

基于多模干涉的反射式光纤生物传感器的研究

研制了一种基于无芯光纤多模干涉（MMI）的反射式光纤生物传感器,实现了对溶液折射率的定量检测以及对于羊抗兔IgG和兔IgG抗体反应的定性检测。实验表明,传感器输出光谱的特征波长随折射率的增大而增大,在折射率小于1．4时特征波长与折射率近似成线性;折射率高于1．4时灵敏度显著提高,折射率传感分辨率可达10^-6量级。传感...     

纳米级铝包覆光波导耦合特性研究

为了研究10nm级铝包覆光波导特征参量对其耦合情况的影响,理论模拟了不同金属层折射率和厚度、不同导波层折射率和厚度情况下的衰减全反射谱,分析了特征参量对耦合情况的影响。通过实验验证了金属层折射率和厚度对其耦合情况的影响,发现纳米级铝膜的复介电常数发生了很大的变化。结果表明,导波层厚度影响激发导模的数目,但对耦合深度影响不大;导波层折射率同时影响激发导模的数目和耦合深度;耦合层金属膜厚度不影响激发导模的模数,但对耦合深度的影响很大;对于相同的耦合层金属膜厚度,金属折射率不同,耦合情况大不相同。研究结果为基于双面金属包覆光波导的脉冲展宽器的制作和设计过程提供了参考。     

含梯度折射率缺陷的一维光子晶体滤波性能研究

为实现一维光子晶体更优越的滤波特性,引入渐变折射率缺陷层,可以抑制某些特定频率的电磁波,产生光子禁带。利用时域有限差分（FDTD）法,严格求解麦克斯韦方程组。研究了缺陷层的折射率变化为抛物线型时对应的透射率谱线,并分析了周期介质层的折射率比、厚度比及周期数,对滤波性能的影响。研究表明,增加折射率比,含梯度折射率缺陷层的一维光子晶体可以实现更大的滤波带宽;改变厚度比,可以影响透射峰位置;改变周期数,则可以影响透射率。这一研究结果对提高光子晶体滤波器性能具有一定参考价值。     

退火对离子注入铌酸锂平面波导中折射率分布的影响

研究了不同退火条件对氢离子和氦离子注入铌酸锂平面波导中折射率分布的影响。在不同时间和温度下退火处理后用棱镜耦合法测量了两种波导的暗模 ,并给出退火处理前后两种波导的折射率分布。实验结果表明两种离子的注入均造成了损伤层中正常折射率的减小 ,而反常折射率在波导区却有所增加。退火处理对损伤层中的正常折射率分布影响较明显 ,而在 4 0 0℃以下反常折射率几乎不受退火处理的影响