InP系单片集成波长分离器件的设计和制作

设计和制作了 InP/InGaAsP 单输入光波导,多输出光波导,和光栅的单片集成波长分离器件,文中给出了器件的设计参数,以及制作工艺,并给出了该器件的测试原理图。     

InUP系单片集成波长分离器件的设计和制作

设计和制作了ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ单输入光波导，多输出光波导，和光栅的单片集成波长分离器件，文中给出了器件和设计参数，以及制作工艺，并给出了该器件物测试原理图。     

玻璃基硅光波导的研制

采用硅-玻璃键合和选择性腐蚀技术研制出了玻璃上硅(SOG)光波导材料。所研制出的光波导材料表面质量主要取决于所用绝缘体上硅(SO I)材料。当所用SO I材料为基于SIMOX技术的材料时,表面RM S粗糙度为3nm左右,自相关长度为100nm左右。采用SOG材料所制作出的脊型光波导的传输损耗与相应的SO I材料上制作出的光波导相当。这种光波导材料既具有SO I材料的众多优点,还可以在器件制作中同时实施硅的下界面处理,同时它采用玻璃作为波导的下限制层,得到较厚的下限制层。     

减小SiO2光波导表面粗糙度的ICP干法刻蚀工艺研究

波导表面粗糙度引起的散射损耗是SiO2光波导传输损耗的主要来源,通过降低表面粗糙度可以获得低损耗SiO2光波导。通过优化ICP干法刻蚀工艺的各参数(如温度、压强、气体流量、感应/偏置功率等)获得了低粗糙度的SiO2光波导,并采用SEM和AFM对刻蚀表面粗糙度进行了定量测试。采用优化刻蚀工艺可将表面粗糙度从35.4nm降低到3.6nm,波导传输损耗约为0.1dB/cm。     

B270-As_2S_8复合平面波导制备技术研究

为了制备As2S8波导,提出一种兼顾导波和光子作用的复合波导结构,叙述了B270-As2S8复合平面光波导的制备工艺。实验制备了复合平面光波导,采用双棱镜耦合的方法激励复合平面波导的导模,实现导模在波导中的传输,并且在复合平面波导上实现光阻断效应。结果表明该复合平面波导具有良好的传输特性,可应用于制备光开关等波导器件,具有一定的应用潜力。     

增强现实近眼显示设备中光波导元件的研究进展

增强现实技术是一种将虚拟环境信息叠加在真实世界中并加以有效利用的一种新型显示技术,在教育、医疗、旅游、汽车、建筑等领域有广阔的应用前景。增强现实近眼显示设备是增强现实技术的重要组成部分,而光波导是实现增强现实近眼显示设备高性能与微型化等特性的核心光学元件。光波导主要分为几何光波导和衍射光波导,几何光波导原理简单,其制备技术较为完善并且可以实现量产,但视场角与出瞳范围较小、制备工艺复杂;衍射光波导则具有极高的设计自由度及优良的性能,但成像时存在的彩虹效应与色散等问题仍待解决。本文综述了不同类型光波导的设计和制备技术,分析了几何光波导和衍射光波导在原理、结构参数、性能评价和制备流程等方面的表现,最后总结了目前增强现实近眼显示技术所面临的挑战,并对未来的发展前景进行展望。     

微纳流体光波导及其在生物传感器中的应用

微纳流体光波导融合了微观流体与微光学特征,能够在相同物理空间实现流体介质和微光学信息功能及结构的集成,是生物化学分析及生物传感器的关键器件.本文综述了微纳流体光波导研究现状及其在生物传感器和生物化学分析中的应用实例.论述了实现微纳流体光波导的全反射机理、多层干涉效应,抗谐振反射机理,以及基于上述机理实现的各种流体波导形式.重点分析了基于微纳流体层流效应的全流体波导,基于多层干涉效应的Bragg光波导、空心光子晶体波导、狭缝光流体波导、抗谐振反射光波导等多种波导的特点.指出狭缝光流体波导和抗谐振反射光波导具有更好的设计灵活性,且检测灵敏度高、可靠性好、易于集成制造,可望在生物传感器及微纳流体光学系统中得到更广泛的应用.     

压力作用于LiNbO3脊形波导的模场分析

为了实现基于光弹效应的光波导压力和加速度传感器,需要了解光弹波导中的模场变化。根据晶体的光弹效应理论,分析了在压力作用下M-Z结构LiNbO_3脊形波导中折射率的改变,采用三维FD-BPM法对光弹波导中的导模场进行仿真,并运用光波导的电磁理论对仿真结果进行分析。由仿真及分析结果得出:在压力的作用下,波导的折射率增加,波导中导模光场增大,并且波导对光波能量的约束作用增强。     

压力作用于LiNbO脊形波导的模场分析

为了实现基于光弹效应的光波导压力和加速度传感器，需要了解光弹波导中的模场变化。根据晶体的光弹效应理论，分析了在压力作用下M—Z结构LiNbO3脊形波导中折射率的改变，采用三维FD-BPM法对光弹波导中的导模场进行仿真，并运用光波导的电磁理论对仿真结果进行分析。由仿真及分析结果得出：在压力的作用下，波导的折射率增加，波导中导模光场增大，并且波导对光波能量的约束作用增强。     

用于光阻断效应的B270-As_2S_8复合光波导的设计

尽管可以采用光折变技术制备硫化砷条波导,但工艺参数控制复杂,且传输损耗较大。为了解决这一问题,提出了一种用于光阻断效应的新型B270-As2S8复合光波导结构。该设计根据光波导模式耦合的基本原理,借助波束传播法(BPM)仿真软件,主要通过对离子交换波导交换时间和As2S8薄膜厚度的匹配设计,实现了632.8nm波段导波模场分布集中在As2S8薄膜中传输,并始终维持单模特性。这个特点为有效实现光阻断效应提供了条件,非常具有实用价值。     

光纤陀螺用Y波导半波电压稳定性的研究

Y波导是数字闭环光纤陀螺的核心器件,其半波电压的稳定性直接影响光纤陀螺标度因数的稳定性.工作温度是影响Y波导半波电压稳定性的主要因素,从Y波导物理特性的理论推导和Y波导半波电压随温度变化的实验可以得到半波电压与温度近似成线性规律,实验中半波电压随温度变化线性拟合中产生的非线性误差主要受Y波导的外电场和机械应力的影响.通过对Y波导的半波电压进行标定补偿,使陀螺处于最佳调制状态,从而使其在整个工作温度内获得高稳定性的标度因数.     

基于中心积分法的11维集成光波导芯片封装系统

研制了基于中心积分法的集成光波导芯片封装系统,该系统在空间11维上实现了光波导器件的位置调节,通过高精度对准和改进后的中心积分法快速准确地实现芯片对准。在单芯光纤-条波导-单芯光纤系统的封装测试实验中,端面耦合损耗的平均值为0.113 6 dB,单次耦合损耗的最大值＜0.13 dB,标准偏差＜0.02 dB,单次耦合时间＜2 min。在单芯光纤列阵-1×8波导分支耦合器-8芯光纤列阵的封装生产中,各通道插入损耗均＜10.5 dB,均匀性指标＜0.4 dB,单次耦合时间＜5 min。数据证明,该系统已完全达到商业化标准,具有良好效果和实用性。     

一种新型的波导矩阵光开关

摘要：在分析马赫-曾德尔干涉仪（MZI）基本结构的基础上，定义了二种开关形式，以二者作为结构单元，采用Banyan网络结构，提出了一种新型的可实现1：k(k＞1)多路连接的波导矩阵光开关，以2×2、4×4矩阵光开关为例，给出了该类光开关的结构和功能。对MZI结构进行了性能模拟和优化，分析了Banyan网络中交叉连接损耗与交叉角度的关系，并由此对整个开关的插入损耗进行了分析。基于PLC技术制作出相应的MZI开关单元及2×2、4×4波导SiO2光开关实物，测试结果与仿真结果基本吻合，开关时间均小于1ms，该类光开关能够很好地实现多路开关的功能。     

IM85—1型光纤液位传感器系统

本文介绍一种基于光弹效应的光强调制型的集计算机、微电子学和波导光学为一体的高精度光纤液位传感器，该传感器的突出优点是能完成全光一次信号检测，现场无须带电，从原理上消除了燃烧和爆炸的隐患，特别适用于一类防爆区。该传感器系统在设计上系Ｃ＾４系统，便于与现代化的计算机管理联网。     

弹载SAR波导断裂故障分析

针对弹载SAR波导断裂故障,从传力路径分析入手排查故障原因.通过故障机理分析寻求解决方案,并通过环境适应性力学仿真验证改进措施的有效性.分析结果表明,采用90°E弯软波导代替硬波导实现变形协调,断开硬波导之间的传力路径,波导组件内部应力降低为原来的1/3左右;软波导的弯曲刚度远低于拉伸刚度,采用弯角软波导比直线软波导更有利于变形协调.     

微光学陀螺仪波导环结构设计研究

微光学陀螺仪（MOG）研制中的最关键一项技术是制备低损耗螺线波导并用面耦合技术做成互易结构。通过理论分析提出MOG单模波导设计方案，用微偏移、外侧刻槽、波导透镜等结构设计减少弯曲损耗，并提出波导螺线环耦合方案，得到一种比较实用的低损耗波导设计，对设计MOG波导环结构进行有益的探索。     

波导法兰钻孔模优化设计研究

在雷达产品中,波导组件通过波导法兰盘端面的孔系进行定位连接,孔位置偏差大小直接影响波导组件装配后波导口之间的重合度。波导组件装配精度高,雷达传输系统的功率损耗小,产品电性能好。因此,优化波导法兰盘钻孔模的结构,提高法兰盘钻孔精度显得尤为重要。     

波导裂缝天线单元结构设计

随着现代雷达技术的发展,波导裂缝天线单元之间的间距越来越小,安装位置精度越来越高,常规的结构形式很难满足波导裂缝天线单元结构设计的新需求,迫切需要一种新的结构形式来解决上述问题。文中在分析波导裂缝天线结构设计新需求的基础上,提出了一种新的结构形式,对开缝波导管、负载和波导同轴变换器进行了结构设计研究,并对波导裂缝天线单元的安装方式、安装位置精度和内腔防护进行了详细叙述,解决了波导裂缝天线安装困难和位置精度不高的难题。该天线已应用在某双极化有源相控阵雷达中,取得了很好的效果,验证了其结构设计的合理性。