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。     

聚合物光波导的模场特性分析

用时域有限差分法(Finite Difference Time-Domain,FDTD)对电光聚合物脊形波导进行了模拟分析,通过改变脊形波导的结构参数(脊高、脊宽、脊高比)来观察波导内的模场分布特性、对模式数量的影响.获得了通过调整脊宽和脊高比等参数,设计单模电光聚合物脊形波导的条件.同时验证了采用FDTD数值算法可以比较精确地模拟计算光波导器件性能.     

Ge_(0.05)Si_(0.95)/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。     

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。     

脊形单模硅光波导的设计

对脊形单模硅光波导的模式特性进行了理论设计。分析了λ＝１．３μｍ的脊形硅光波导的结构参数及工艺流程。这种光波导的数值孔径和单模光纤匹配，传播损耗低于平面条形硅光波导，文中并对传播损耗作了讨论。     

侧蚀对脊形掺铒光波导放大器净增益的影响

用有限元方法分析了脊形掺铒Al2O3光波导放大器内部信号光和泵浦光的电磁场模式分布,结合速率方程和传输方程,数值模拟了脊形Er∶Al2O3光波导放大器的净增益特性,讨论了光波导侧蚀对放大器净增益的影响.     

单模GexSi1—x脊形光波导的研制

通过分析和计算，得到了单模ＧｅｘＳｉ１－ｘ脊形光波导内脊高、脊宽和腐蚀满足的关系。实践证明，按照这些关系可以成功设计制作 单模ＧｅｘＳｉ１－ｘ脊形光波导。     

低损耗SOI单模脊形光波导的制备

表面散射损耗与菲涅耳反射损耗是SOI(Silicon-on-msulator)脊形光波导的主要损耗机理.通过降低光波导损耗的研究,在厚膜SOI材料上制备了长度为20 mm,插入损耗小于2.15 dB的单模脊形光波导.     

硅单模脊形光波导的三维模拟及实测结果

对当前硅光集成技术的热点、制备大断面低传播损耗单模脊形光波导进行了三维理论模拟设计。脊的上覆盖层是空气（大折射率台阶，非对称情况）或纯硅层（对称情况），均能得到符合实际的模拟结果。改变脊形光波导的高宽几何尺寸或折射率分布值，模拟结果呈现单模、双模或更高阶模的电场分布及光强分布。用相应条件指导硅脊形光波导的实际制备，实测结果表明模拟结果是准确的。     

离散谱折射率法优化设计深刻蚀、单模GaAs/GaAlAs脊形光波导

采用离散谱折射率法对深刻蚀 Ga As/ Ga Al As多层脊形光波导的特性作了详细的理论分析 ,并对所获得的较大截面、低损耗的单模脊形光波导的制作容差性作了进一步的分析 .计算表明 ,用离散谱折射率法获得的单模脊形光波导具有较大的制作容差性 .     

Ge_xSi_(1-x)/Si脊形光波导的最佳结构

根据光集成技术对脊形光波导的要求 ,通过系统的分析和优化设计得出了GexSi1 -x/Si脊形光波导的最佳结构参数。对波长为 1 .3μm的光波 ,其数值孔径在光波导的输入、输出端均和单模光纤的相匹配 ,其最佳Ge组分为 0 .0 3和 0 .0 4。符合大截面且和单模光纤芯径相当的脊高分别为 4～ 1 0 μm和 4.0～ 5 .9μm ,脊宽分别为 8.8～ 1 0 .0 μm和 5 .9～ 1 0 .0 μm。     

离散谱折射率法优化设计深刻蚀、单模GaAs/GaAlAs脊形光波导

采用离散谱折射率法对深刻蚀GaAs/GaAlAs多层脊形光波导的特性作了详细的理论分析,并对所获得的较大截面、低损耗的单模脊形光波导的制作容差性作了进一步的分析．计算表明,用离散谱折射率法获得的单模脊形光波导具有较大的制作容差性．     

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。     

用FDTD法分析双脊波导的单模带宽

提出用时域有限差分(FDTD)方法分析双脊波导的主模单模带宽,并与相关文献报道的计算结果进行比较,结果表明:FDTD法具有较高的计算精度,可以很方便地用于波导传输特性分析。用FDTD法分析了双脊波导中,由于制造工艺造成的双脊之间不对称对主模单模带宽的影响,给出了主模单模带宽分别在脊位置变化、脊宽变化及脊高变化时的变化规律,为双脊波导的设计和工程应用提供参考数据。     

SOI脊形光波导结构参数的研究

通过对SOI脊形光波导的模式的理论分析与计算，得出了在给定内脊高b对应的脊宽W与外脊高h的关系曲线。为这种脊形光波导的结构设计提光供了可以依赖的依据。     

基于Polymer/SiO_2的快速低功耗可变光衰减器的研制

为了有效改善基于无机材料的可变光衰减器(VOA)功耗大以及全聚合物VOA响应速度慢的问题,设计并研制了一种基于有机聚合物/无机SiO2材料的马赫曾德尔干涉仪(MZI)型VOA器件。根据脊型波导结构的单模传输条件,设计并优化了单模波导的截面尺寸,同时对器件结构进行了模拟,采用光刻和显影等工艺制备出功耗较低、响应速度快的VOA器件。在1550nm通信波长下,器件的衰减范围为23dB,最大功耗仅为14mW,器件的上升时间为252μs,下降时间为384μs。实验结果表明,采用有机/无机混合波导结构,并通过对器件结构参数的优化,可以实现功耗低且响应快速的VOA器件。     

具有模斑转换功能的半导体光放大器理论研究

建立了半导体光放大器(SOA)的锥形脊结构模型，进而利用有限元数值模拟方法分析、计算了波导区折射率、锥尖宽度对锥形脊结构模式扩展的影响。通过锥形脊结构参数的完善设计，获得了锥形脊结构SOA与单模光纤95％的耦合效率。     

聚合物单模光波导的研究

采用一种间接方法，计算出了DCNP／PEK－c主客掺杂聚合物薄膜在1300nm波长下的折射率；在对其平板光波导研究的基础上，进行了新型单模倒脊型聚合物光波导的设计与制做。结果表明，此种新型光波导具有较好的单模性。     

GexSi1—x／Si异质结脊形光波导结构参数的研究

通过对ＧｅｘＳｉ１－ｘ脊形光波导中的ＴＥ模式的理论分析与计算，得出了不同内脊高ｂ对应的脊宽Ｗ与外脊高ｈ的关系曲线。为这种脊形光波导的结构设计提供了可以信赖的依据。     

用FDTD法分析对跖脊波导的带宽特性

提出用时域有限差分（FDTD）法分析对跖脊波导的主模单模带宽,并与相关文献报道的结果进行比较,计算结果表明：FDTD法具有较高的计算精度,可以很方便地用于波导传输特性分析。用FDTD法计算了脊位置、脊宽及脊高变化时对跖脊波导的主模单模带宽,给出了主模单模带宽分别在脊位置变化、脊宽变化及脊高变化时的变化规律,为对跖脊波导的设计和工程应用提供参考数据。