任意单模光波导模场半径的新定义及其与拼接损耗和色散的关系

本文给出了一种基于远场二阶矩的任意单模光波导模场半径的新定义,并给出了新定义及Hayata等的定义的远场形式。导出了两相同任意单模光波导的横向偏移损耗、角向偏移损耗与新定义及Hayata等的定义的关系式,导出了任意的各向同性单模光波导传播常数β和色散与新定义的简单关系式。光波导为圆对称时,我们的结果与已有结果完全一致。当光波导为椭圆芯光纤时,我们的公式与椭圆高斯近似的公式在形式上完全相同,只是模场半径的定义不同罢了。     

全硅大断面脊形光波导传播特性的理论分析及实验结果

对当前硅光集成的研究焦点－制备大断面单模脊形光波导的单模条件，用有效折射率法进行分析，也计算了传播常数等性能参数。结果表明，有效折射率法有方法简明、结论确切的优点。它能同时给出单模区、多模区及截止区的条件，已有效指导了ＳＩＭＯＸ及ｎ／ｎ＋外延型两种单模脊形硅光波导的制备。文中最后给出了实验结果。     

聚合物脊形光波导设计

用5层非对称平面波导理论和等效折射率法(ERIM)分析了金属电极对聚合物脊形光波导横向模式特性及其传输损耗的影响。计算结果表明：在工作波长1．55μm波段,当常规脊形光波导的芯层厚度大于0．8μm、包层厚度大于3．0μm时,才能保证传输损耗的理论极限小于0．1dB／cm;当脊波导刻蚀深度为0.l一0．2μm、对应脊波导宽度为7—5μm时,可满足脊波导横向单模传输。     

椭圆光波导解析解及第一个高阶模的截止频率研究

本文对椭圆光波导进行了严格的求解，得到了模场的精确解析解，导出了模式特征方程，并且证明了圆光波导仅是椭圆光波导的一个特例。文中还对第一个高阶模的特征方程进行一数值求解，得出不同椭圆度下的有效折射率与归一化频率的关系曲线及第一个高阶模的归一２化截止频率随椭圆比的变化。     

Ge0.05Si0.9／Si脊形光波导的光场分析及设计

利用有效折射率法分析了Ｇｅ０．０５Ｓｉ０．９５／Ｓｉ脊形光波导的光场分布，得到了这种光波导在传输单模时内脊高ｂ，外脊高ｈ和脊宽Ｗ的合理取值，还为其它光波导器件的设计奠定了基础。     

SOI平面光波导有效折射率的计算及其波导层厚度的设计

从麦克斯韦理论出发精确计算得出ＳＯＩ平面光波中的有效折射率及光场分析，并由此确定了传输单模光波导的波导层厚度。     

SOI光波导和集成波导光开关矩阵

报道了基于SOI(silicon-on-insulator)材料的光波导和集成波导光开关矩阵的最新研究进展.给出了截面为梯形的脊波导的单模条件,设计制备了MMI(multimode interference)集成耦合器和基于Mach-Zehnder光波导干涉仪的热光型2×2光开关,开关转换速度达到了5～8μs,驱动功耗仅为140mW,是当前国际上同类型光开关中转换速度最快的.在此基础上制备成功了4×4波导光开关矩阵,并实现了光信号在不同信道间的转换.     

SOI光波导和集成波导光开关矩阵

报道了基于SOI(silicon-on-insulator)材料的光波导和集成波导光开关矩阵的最新研究进展.给出了截面为梯形的脊波导的单模条件,设计制备了MMI(multimode interference)集成耦合器和基于Mach-Zehnder光波导干涉仪的热光型2×2光开关,开关转换速度达到了5～8μs,驱动功耗仅为140mW,是当前国际上同类型光开关中转换速度最快的.在此基础上制备成功了4×4波导光开关矩阵,并实现了光信号在不同信道间的转换.     

硅 SIMOX 单模脊形光波导研制

本文描述硅光波导技术的重大突破：（１）用ＳＩＭＯＸ技术代替传统的硅外延型光波导，解决了衬底吸收光波．从而显著改善了光波导的传播损耗．（２）在理论及实验上均已解决用调整脊形的高宽比（高宽均能达１０微米左右），制取单模脊形光波导．这种光波导的下覆盖层是ＳｉＯ２，传播损耗小；断面积大，和单模光纤耦合良好．满足了光集成技术中对光波导的几项重要要求．     

SOI光波导和集成波导光开关矩阵

报道了基于SOI (silicon-on-insulator）材料的光波导和集成波导光开关矩阵的最新研究进展. 给出了截面为梯形的脊波导的单模条件，设计制备了MMI (multimode interference）集成耦合器和基于Mach-Zehnder光波导干涉仪的热光型2×2光开关，开关转换速度达到了5～8μs，驱动功耗仅为140mW，是当前国际上同类型光开关中转换速度最快的. 在此基础上制备成功了4×4波导光开关矩阵，并实现了光信号在不同信道间的转换.     

10 Gbps Optical Signal Transmission via Long‐Range Surface Plasmon Polariton Waveguide

We demonstrate 10 Gbps optical signal transmission via long‐range surface plasmon polaritons (LR‐SPPs) in a very thin metal strip‐guided geometry. The LR‐SPP waveguide was fabricated as a 14 nm thick, 2.5 μm wide, and 4 cm long gold strip embedded in a polymer and pigtailed with single‐mode fibers. The total insertion loss of 16 dB was achieved at a wavelength of 1.55 μm as a carrier wave. In a 10 Gbps optical signal transmission experiment, the LR‐SPP waveguide exhibits an excellent eye opening and a 2.2 dB power penalty at 10^?12 bit error rate. We confirm, for the first time, that LR‐SPPs can efficiently transfer data signals as well as the carrier light.     

Si基槽型光波导的传输特性分析和传输损耗的测量

对Si基槽型(slot)光波导的传输特性进行了研究。 采用三 维时域有限差分(3D-FDTD)法研究了芯层中的光功率与波导槽型宽度及Si条带宽度之间的关 系,结果显示,槽型光波导具有很好的光功率约束效率,可以达到30%以上; 分析了光功率的变化规律及其优化,综合考虑光功率和光功率密度确定波导结构参数,实现 最佳光功率分 布,横向光功率分布沿x轴方向具有很好的约束效果,沿y轴方向呈现高斯分布;分析了底部Si薄层对光 功率的影响,100nm的底部Si薄层使得芯层的光功率下降50%,减小 底部Si薄层厚度有利于光功率约束效 率的提高;采用电子束刻写(EBL)技术和等离子刻蚀(ICP)技术制备了Si基槽型光波导,实验 研究了其传输损耗,结果显示,槽型光波导具有较低的传输损耗,达到13.5dB/cm。     

硅基槽型微环谐振器及其调谐特性研究

仿真和实验研究了含槽型(slot)光波导的反馈波导型微环谐振器的特性,将槽型光波导集成到Si基微环谐振器中,丰富Si基光波导的功能,为新型光电子器件的实现提供途径。通过锥形波导结构实现从传统波导到槽型波导的模式转换,减小传输损耗,采用时域有限差分法(FDTD)研究了光功率的分布和模式转换过程。结果显示,光功率逐渐转移到锥形结构两侧的槽型波导中并最终形成槽型波导中的传输模式,通过优化锥形结构能实现较高的模式转换效率,可以达到90%以上。采用电子束刻写技术和等离子刻蚀技术制备了反馈波导型槽型微环谐振器。实验显示,锥形波导能够实现模式的转换,光传输过程良好。通过在槽型波导中填充电光聚合物来改变槽型光波导的折射率,测量结果显示,传输谱谐振峰发生了明显移动,移动幅度达到5.6nm,器件具备很好的可调谐性。     

金属脊-三角形半导体型混合表面等离子体波导研究

提出了一种新颖的基于金属脊-三角形半导体的混合表面等离子体波导结构,基于有限元法对该波导结构进行了数值仿真和分析。主要研究了该结构的电场分布、传输长度、归一化模场面积和质量因数。结果表明：在工作波长为1550nm时,通过优化参数,其有效模场面积达到0.00193,传输长度为37.7um,质量因数为4853,该结构具有较低的损耗。与金属平板混合波导结构相比,本文设计的结构具有更大的质量因数,更强的光场限制能力,波导的综合性能更好。这种波导结构在微纳米光子学、光电子通讯和光信息存储等领域具有广阔的应用前景。     

微波信号在空间光通信系统中的传输

采用ITU(国际电信联盟)推荐的Ka波段为星间微波链路的通信频段,设计了采用激光链路透明传输微波信号的系统方案,包括直接微波信号传输和微波信号变频传输的两种方案.并指出了实现该目标的基本条件,即采用大功率、高光束质量的DPSSL(半导体激光器抽运固体激光器)为光发射机的光源,以及光发射机调制器的最佳选择是宽带LiNbO3波导调制器.     

光通信技术快速发展的历程和趋向

首先说明未来的大容量通信网需要光通信,然后解释波分复用技术用于增加光纤传输容量,近年来单模光纤、半导体激光管、光纤放大器以及阵列波导光栅的合波－分波器等光无源器件围绕着波分复用技术的快速发展。最后说明波分复用技术用于全光通信网。     

PMMA脊形光波导的设计与场分析

利用有效折射率法（EIM）理论设计了有机聚合物脊形光波导结构,并分析光波导中传输的模式场,确定出光波导结构的适宜尺寸范围。光波导结构中分别选用PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）与PDMS（聚二甲基硅氧烷）作为波导层与包层的材料,用光漂白法来实现脊形波导结构。首先利用EIM法分析脊形波导区的宽度与高度之间的关系对归一化色散曲线的影响,以及波导层与包层的折射率匹配的影响,然后又通过分析波导区传输的基模场来讨论传输的损耗问题。研究发现波导结构的脊宽与脊高之比w／d越大,其有效折射率neff越大,而此结构尺寸又需约束在一定范围内,否则将造成很大的传输损耗。     

Si基集成光学陀螺中弯曲波导特性研究

给出了Si基集成光学陀螺的光路结构,理论计算了余弦型弯曲波导的弯曲半径和弯曲损耗。仿真分析了弯曲波导的宽度、长度与弯曲损耗的关系,进而设计了集成光学陀螺用"K"形耦合器,并通过R-soft软件进行了仿真分析。搭建了弯曲波导的实验测试装置,分别测试了弯曲波导的传输损耗与光模场,结果表明,波导单位损耗为0.014dB/cm,验证了理论计算结果的正确性。采用光束扫描法测试了弯曲波导的模场,实验结果与理想高斯拟合曲线吻合。     

非对称结构阵列波导光栅解复用器的传输效率

基于光波导模场分布的高斯函数近似表达式,给出非对称结构阵列波导光栅解复用器信号通道对其中心波长光谱响应度的函数表达式,分析了光谱响应度与器件基本参数的关系.基于实际通道信号光谱分布的高斯函数近似表达,给出非对称结构阵列波导光栅解复用器信号通道对实际输入信号的传输效率,分析了输入信号光谱宽度对器件通道实际传输效率的影响.