梯形截面硅基垂直多槽纳米线定向耦合器全矢量分析

采用一种基于三电场分量的全矢量有限元法,其中引入了完善匹配层(PML)吸收边界条件,分析由梯形截面硅基垂直多槽纳米线构成的平行定向耦合器.考虑了波导侧壁倾角、耦合波导间距、槽宽及槽折射率的变化对定向耦合器性能的影响.给出了准TE与准TM偶、奇模有效折射率、耦合长度及模场分布,揭示了其模式的混合特性及模场分布特点.分析结果表明,恰当选择结构参数及材料参数,可实现两偏振态下相同耦合长度,定向耦合器在偏振无关条件下工作.     

用于光互连的聚硅氧烷脊型光波导研究

采用软成型和图案转移技术,制备了可用于高速芯片间光互连的大尺寸聚硅氧烷脊型光波导,光波导长度达23cm.利用有效折射率法,对芯层残留层和传输模场的关系进行了分析.采用截断和数字化散射两种方法,测得输入光波长为633nm时的平均传输损耗小于0.14dB/cm.研究结果表明,波导的长度和损耗指标满足高速芯片间光互连的要求.     

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。     

离子交换制作0.85μm MMI光功分器的仿真研究

提出了利用离子交换技术制作多模干涉(MMI)型光功分器的设计方法.以1×8MMI光功分器为例,采用导模传输分析法分析了器件基本原理,对离子交换制作波导的折射率分布进行了讨论.针对工作波长为0.85μm的1×8MMI光功分器结构参数进行了设计,对器件输出特性、各项技术指标、离子交换决定的折射率差Δn对器件性能的影响均进行了BPM仿真,结果表明:利用离子交换方法制作MMI型光功分器,设计指标可达到均匀性约0.009dB、平均插入损耗约9.111dB和最大插入损耗约9.116dB,均优于现有器件的指标.     

一种新型双吸收层光探测器的设计和分析

PIN光探测器是光纤通信系统和网络中的关键器件.量子效率和响应带宽是衡量光探测器性能的重要指标,并且这两个参数都与器件的吸收层密切相关.为了提高光探测器的性能,提出了一种新型双吸收层光探测器(即PINIP结构),利用侧腐蚀工艺减小双吸收层光探测器吸收层的结面积.对其性能进行了理论研究,结果表明该器件的量子效率达到了93％,同时响应带宽达到了26 GHz,比传统结构的双吸收层光探测器提高了44％.     

基于有效折射率法的多层光波导模式数值分析

文章针对具有实际使用价值的多层光波导计算了有损耗波导准横电(Quasi-TE)模、准横磁(Quasi-TM)模有效折射率与横电/横磁(TE/TM)模电磁场曲线分布。计算了6层损耗波导TE/TM模式，分析了多层波导模式的有效射折率和电磁场曲线分布与波导结构的内在关系，并且利用有效折射率法完成Quasi-TE/TM模式的有效折射率计算，得到了TM模式有效折射率与模式阶数非单调递减、损耗波导模式更为丰富等结论。文章的研究工作可以为实际光波导器件设计、制作及应用提供理论基础。     

改进的有限差分柱传播方法

提出采用吸收边界条件的改进的有限差分柱传播方法,计算沿着传输方向具有较大折射率突变而引起的反射的光波导。通过考察一个方向耦合器,核对了该方法的精确性。耦合长度和模场分布与文献[4]中两给出的结果相符合。     

用耦合功率理论分析缺陷双包层光纤吸收效率

当泵浦光在内包层有缺陷的双包层光纤(DCF)内传输时,只有在光纤中心处有场强的LP0n模才能直接被单模掺杂纤芯吸收;但根据耦合模扩散理论,与LP0n模对应的一组亮环最邻近的2n个亮环所携带的功率能耦合进LP0n模,被纤芯吸收。运用耦合功率理论中的功率耦合系数方程,算得2n个亮环与相应LP0n模间的2n个功率耦合系数,将之相加得到总的功率耦合系数。根据此系数的大小,可以判断单位长度内掺杂纤芯吸收光功率能力的强弱。运用这种方法计算内包层为D型、有双重缺陷和矩形的DCF的功率耦合系数,可以发现,在内包层缺陷面积相等的前提下,前者的吸收效率更大,这结果用基于射线法的等亮度定理是得不到的。     

一种新型基于光子晶体异质结耦合波导的全光开关的设计

基于电磁波在耦合波导中的传输特性,建立了一个光开关模型,利用耦合模理论、平面波展开法以及有限时域差分法进行设计和分析。分别分析改变介质柱的折射率和异质结位置变化对开关功能的影响。结果表明改变介电柱的折射率能影响开关的功能,而异质结耦合波导中介电柱的位置分布对光开关功能影响很小。利用这个特性可以在光开关的设计中有更多的灵活性。     

电极耦合层对GaN基蓝光LED出光特性的影响

光提取效率的提高对GaN基蓝光LED的广泛应用有重要的影响.计算了以Ni/Au基金属化方法形成的p型GaN电极的折射率,通过分析电极层中的能流传输情况在电极上设计高折射率的耦合层来减少电极层对光的吸收以及提高光的透射,耦合层通过采用圆台结构来减少光在空气/耦合层界面上的全反射以提高GaN基蓝光LED的光提取效率.应用传输矩阵法计算的结果表明,光学厚度为π/2,折射率为2.02的ITO耦合层能使450 nm的蓝光在膜系上的透射率提高到75%.     

Electron Beam Optics System PIC Simulation for MMW TWTs

The basic feature and design method of MMW TWTs electron optics are analyzed in this paper. With the increasing area convergence ratio of the electron gun in TWTs, the initial thermal velocity of electrons at cathode and the non-magnetic shielded effect can no longer be neglected. It brings new challenge for the design and simulation of MMW TWTs electron optics. A method of investigation the beam DC characteristics is described using particle-in-cell (PIC) simulation and incorporate electron beam optics model integrated electron gun with periodic permanent magnetic focusing system. It is valuable for achieving the goal of “first-pass design success” and the electron optics engineering design and optimization.     

飞行光学导光系统中的光学理论和设计

从激光加工的角度出发，以多模激光光束传输和聚焦理论为基础，论述了飞行光学导光系统中光束变换系统的设计方法，光束质量对飞行光学导光系统的设计的影响，提出了飞行光学系统中激光光束在激光加工中的加工范围和有效焦深等新概念。     

A Design of Flattop-beam Shaper at Millimeter Wavelengths

Beam shaping technique for generating flattop beam has long been used in optics, and there are many methods to design flattop-beam shapers in optics. Flattop beam is also important in some applications at millimeter wavelengths such as in the quasi-optical power divider, however, there are few design method for the flattop-beam shaper used at millimeter wave frequencies and the design method of optics are not suitable to the beam shaper at millimeter wave frequencies, so a design method for the flattop-beam shaper at millimeter wave frequencies is presented in this paper. Several flattop-beam shapers in the form of diffractive element have been designed and simulation results are presented.     

二元光学

介绍了二元光学的基本原理、优化设计方法、加工工艺、复制工艺以及一些应用实例,最后就二元光学的应用前景做了初步探讨。     

A novel wide-angle low-loss dielectric slab waveguide Y-branch

A new Y-branch structure for dielectric waveguides is proposed and analysed using simple geometrical optics and beam propagation methods. It is shown both qualitatively and quantitatively that the proposed structure has larger branching angles but lower radiation loss than those associated with either conventional Y-branches or structures with antenna coupled and phase front accelerators. The optimal design parameters calculated by numerical simulations are in very good agreement with those found from the geometrical optics. The simulations also reveal that the performance is fairly insensitive to fabrication errors     

二维耦合光学摆镜伺服控制系统

二维耦合光学摆镜是扫描式星载红外光学系统的关键运动部件,其运动特性对伺服系统提出了高精度位置控制与运动解耦的特殊要求。在建模与仿真分析的基础上,提出了一种新的耦合偏移补偿与分割步进的解耦策略,采用位置环与速度环双闭环的PID控制算法,使用有限转角力矩电机和高精度旋转变压器作为执行与测量元件,以DSP为核心构建了二维耦合光学摆镜伺服控制系统。实验结果表明:该方法设计的控制系统二维运动解耦正确,控制精度高,响应时间短,动态特性好且超调小,可广泛应用于高精度摆动扫描控制系统的研究领域,具有很好的工程应用前景。     

LED二次光学设计的研究现状与展望

随着照明设计要求的不断提高,传统的球面光学元件已经不能满足现代照明的需要了。文章从几种常用的设计方法和设计流程出发对二次光学设计未来的发展进行了阐述。自由曲面光学元件由于控光性能好,已经成为必然的研究趋势。利用几何光学和光学扩展量、能量守恒定律求解自由曲面的偏微分方程,并利用Solid Works,Matlab和Trace Pro进行数值计算、离散点拟合和光学仿真,是目前最有效的方法。     

各向异性n维耦合谐振子能量本征值的代数解法

耦合谐振子是量子光学中的重要研究问题之一,原因是许多实际物理问题的解决都依赖于耦合谐振子的模型,因此研究耦合谐振子求解的简便方法显得十分必要。本文运用数学上二次型正交化理论构造了一个形式上的变换矩阵,使既有坐标耦合又有动量耦合的各向异性n维耦合谐振子的Hamilton量对角化,求出了其本征值。并应用此方法求解了三维耦合谐振子的本征值,验证了该方法的正确性。由于该方法不需要求出变换矩阵的具体形式,使得运用此方法求解具有对称形式的Hamilton量的本征值问题变得简单、易计算出结果,该方法更具有普遍性,是一种十分有效的代数方法。     

弯曲光波导端面修饰的设计方法

光波导的弯曲损耗一直是集成光学中一个值得人们重视的问题,为有效地减小光波导弯曲损耗,弯曲光波导的设计成为集成光学波导设计中的一个重要内容.本文在弯曲光波导保形变换方法的基础上,应用几何光学分析方法给出了波导弯曲损耗产生的简洁的物理图像,从而深入地分析了弯曲损耗产生的根本原因,并由此提出了弯曲光波导端面修饰的设计方法.理论分析表明,与传统的弯曲的光波导设计相比,该种设计方法可以有效地减小导波的模式泄漏,从而减小波导弯曲损耗.尤其是在弯曲光波导曲率半径、材料折射率等参数被设定的情况下,该种设计方法成为一种有效的设计方法.     

Coupled TDIE-PO method for transient scattering from electrically large conducting objects

An efficient hybrid method based on the time domain integral equation (TDIE) coupled with physical optics (PO) is proposed for the transient scattering from electrically large conducting objects. The computational complexity of the proposed hybrid method is drastically reduced compared with full TDIE, and the accuracy is improved compared with only PO. The numerical results demonstrate the validity and efficiency of the hybrid method.