8-18GHz同轴-波导转换器的分析与设计

同轴-波导转换器是微波系统中非常重要的元器件.基于脊波导和波导阶梯对导播系统中电磁波传播性能的影响,本文探讨了这两种结构应用在8-18GHz的宽带同轴-波导转换器设计中的情况.通过同轴-脊波导-矩形波导转换,并在脊波导上加载阶梯,很好地改善了阻抗匹配效果,提高了同轴-波导转换器的传输性能.仿真结果证明脊波导和波导阶梯在设计同轴-波导转换器中的有效性,在8-18GHz的倍频程带宽内驻波小于1.22,产生的高次模非常小.     

S波段波导同轴转换器的无源互调特性实验研究

通过专用无源互调(Passive Intermodulation,PIM)分析仪对S波段波导同轴转换器的PIM特性进行了研究.对S波段波导同轴转换器的原型器件进行了PIM测试,结果表明:在输入载波功率为40 dBm时其三阶PIM约为-56 dBm;从连接器的外导体镀层材料和内导体探针的结构设计两个角度对所测结果进行了解释,并通过改进实验予以验证;为进一步获得低PIM性能,依据低PIM设计的基本原理对S波段波导同轴转换器进行了设计加工及验证测试,测试结果表明在输入载波功率为43 dBm时其三阶PIM约为-114 dBm.所得结果对开展有关波导PIM特性实验研究、微波无源器件的低PIM设计具有借鉴意义.     

波导—同轴转换器国内外的新进展

本文对波导－同轴转换器，尤其是毫米波波导－同轴转换器的发展进行了综述，介绍了国外该转换器的新技术和主要性能。     

直馈式同轴一波导转换器设计

本文从理论上对脊波导直馈式同轴一波导转换器进行了分析．并利用电磁仿真软件Ansoft HFSS优化设计了ku波段的直馈式同轴一波导转换器．仿真结果与实测结果相当吻合     

无线电设备、电信设备

TN811,TN8142005040705一种新型同轴TEM-圆波导TE11模式变换器/刘庆想,袁成卫(西南交通大学理学院)//强激光与粒子束.―2004,16(11).―1421～1424.提出了一种新型同轴插板式模式变换器,可以实现同轴TEM到圆波导TE11模式的变换。介绍了这种模式变换器的工作原理:即通过在同轴波导中沿轴向插入金属板,将同轴TEM模变换成扇形截面波导TE11模,进而利用不同扇形截面波导中的相移改变电场分布的轴对称性,在同轴波导中形成同轴TE11模,最后将同轴TE11模转换为圆波导TE11模式。基于这一原理设计了一个中心频率为3.8GHz的同轴TEM-圆波导TE…     

改进长周期波导光栅折射率传感特性的研究

提出了一种附加高折射率覆盖层的长周期波导光栅折射率传感器结构.通过模拟外折射率变化所引起的高阶模式等效折射率的改变以及该高阶模式与基模相耦合的谐振波长的漂移,研究了长周期波导光栅对外界环境折射率的传感特性.模拟表明,高折射率外覆盖层的加入会使得原有的覆盖层高阶模式发生重组,高阶模式等效折射率和模式耦合的谐振波长随之发生跳变.此时,长周期波导光栅外折射率传感器的敏感度和工作范围将极大地提高.     

大半径同轴谐振腔太赫兹回旋管研究

 为了发展大功率太赫兹辐射源,本文对大半径同轴谐振腔回旋管进行了理论和数值模拟研究,理论计算结果表明在同轴谐振腔中其角向对称的TE_0n模式的截止频率与n近似成正比关系,与内外导体之间的距离近似成反比关系.根据上述特点作者设计了一只大半径同轴腔0.3THz、TE₀₄模回旋管,数值计算和粒子模拟结果表明:大半径同轴谐振腔太赫兹回旋管与空心波导谐振腔回旋管相比具有很多优点:腔体尺寸相对较大,工作电流可以大幅度提高;其对称的TE_0n模式与非对称的TE_mn模式的间隔较大,有利于克服模式竞争.     

圆波导TE01-TE11模式转换器设计与实现

基于耦合波理论的基础上,分析了TE01-TE11模式转换器的特性和半径渐变指数,讨论了中心轴线弯曲下的圆波导模式转换器,对中心频率33GHz的波导进行了模拟设计、仿真,在保证带宽的前提下,尽力降低转换器的长度和提高转换效率,最后达到了97．82％的转换效率,带宽达到2GHz。     

使用传统工艺实现1.55μm激光器与模斑转换器的单片集成

采用传统的光刻和湿法腐蚀工艺制作了1.55μm波长的新型半导体激光器和模斑转换器的单片集成器件.其中激光器采用脊型双波导,模斑转换器采用掩埋双波导结构,水平楔型的有源波导和宽而薄的无源波导同时控制光斑模式大小.实验测得器件的阈值电流为40mA,斜率效率为0.35W/A,水平和垂直方向的远场发散角分别为14.89°和18.18°,与单模光纤的耦合损耗为3dB.     

使用传统工艺实现1.55μm激光器与模斑转换器的单片集成

采用传统的光刻和湿法腐蚀工艺制作了1.55μm波长的新型半导体激光器和模斑转换器的单片集成器件.其中激光器采用脊型双波导,模斑转换器采用掩埋双波导结构,水平楔型的有源波导和宽而薄的无源波导同时控制光斑模式大小.实验测得器件的阈值电流为40mA,斜率效率为0.35W/A,水平和垂直方向的远场发散角分别为14.89°和18.18°,与单模光纤的耦合损耗为3dB.     

Mirror-folded polarization-independent wavelength filter

A 1.55- mu m polarization-independent optical bandpass filter with a 3-dB bandwidth of 6 AA and a tuning range of at least 100 AA is demonstrated. The photonic circuit of the filter consists of a waveguide TE-TM mode splitter, two parallel electrooptic TE-to-TM, TM-to-TE mode converters as the wavelength selective element, and a reflective mirror at the far end of the crystal. The circuit can be viewed as a mirror-folded version of the polarization-independent filter. It is shown that by passing the light two times through the narrowband mode converters, the filter bandwidth can be reduced by about a factor of two compared to a conventional single-pass filter of the same length. A novel tunable mode converter structure is also demonstrated that allows coherent in-phase mode conversion during the two passes through the mirror-folded filter.<>     

Highly Efficient Quasi-Optical Mode Converter for a Multifrequency High-Power Gyrotron

A highly efficient quasi-optical mode converter with a bandwidth of 38 GHz has been designed and tested. The mode converter combines low-diffraction losses and a Gaussian mode content up to 97% for a set of nine modes in the range of 105 to 143 GHz for a 1-MW CW gyrotron. This was achieved using a dimpled-wall waveguide antenna (launcher), one quasi-elliptical mirror, and two toroidal mirrors. The optimization of the launcher was done using coupled-mode theory. The simulation results show a well-focused Gaussian beam for all nine operating modes. The curvature radii of the toroidal mirrors were determined by Gaussian mode transformation (ABCD-law) and subsequently optimized for a multimode operation. The simulations of the quasi-optical mode converter are based on the electric field integral equation and, thus, are 3-D. Experimental low-power measurements show close agreement with predictions.     

Narrow bandwidth electrooptic polarization modulator using GaAs quantum-well waveguides

An electrooptic TE-TM polarization converter using a strip-loaded GaAs-AlGaAs multiple quantum well waveguide is discussed. At a wavelength of 870.5 nm, or an energy of approximately 50 meV below the heavy hole exciton resonance, a polarization conversion efficiency of 0.6 degrees /V-mm has been achieved. In addition, a spectral bandwidth of approximately 0.6 nm has been measured for a 3.8-mm-long device. Results indicate that modal birefringence and electroabsorption, due to exciton broadening in the presence of a lateral field, has a significant effect on device efficiency and spectral bandwidth. The mode converter described should be well-suited for use with semiconductor laser diodes in optical signal processing and computing applications.<>     

All-fiber mode converter based on superimposed long period fiber gratings

In this paper, a novel broadband all-fiber mode converter is proposed and experimentally demonstrated. Through writing a pair of superimposed long period fiber gratings (SLPFGs) in tow-mode fiber (TMF) with a CO₂ laser, the mode converter can realize the conversion from LP₀₁ to LP₁₁ owing to the phase matching condition. Numerical and experimental results show that the bandwidth of this mode converter is 3 times broader than that of a single grating converter. The converter has low loss, high coupling efficiency, small size and is easy to fabricate, so it can be widely used in mode-division multiplexing.     

基于超材料的TEM-TE11 高功率微波模式转换器

利用高功率容量高折射率的超材料作为移相介质,设计了一种高功率微波TEM-TE11 模式转换器。采用扇形金 属栅格作为材料阵元,通过对阵元的角向及轴向的周期排布得到高折射率超材料并将其填充在模式变换区角向半空间内。 TEM 模微波在通过模式转换区域之后,超材料填充区域电场与未填充材料的真空区域电场相位差达到180°,从而实现 TEM 模到TE11 模的模式转换。采用CST Microwave Studio 软件对模式转换器进行了数值模拟,结果显示该转换器在工 作频点附近具有较高的转换效率,相对带宽约4%。结合模式变换器开展了辐射天线的设计,模拟得到典型的TE11 模远 场方向图。     

太赫兹宽带Denisov型准光模式变换器的设计分析

研究并设计了一种具有宽频带工作能力的太赫兹准光模式变换器。该准光模式变换器采用具有高效率特性的Denisov 辐射器,工作在TE_6,2模式,用于实现回旋管内的模式变换。由于Denisov 辐射器的参数是影响准光模式变换器宽带性能的主要因素,因此通过对辐射器参数的优化设计,达到增大模式变换器带宽的效果。使用自主开发的准光学模拟程序进行仿真,模式变换器中心频率为94 GHz,带宽达2 GHz。     

基于光子带隙中模式截止特性的单模传输研究

空芯光子带隙光纤拥有优越的环境适应性,但光纤中的高阶模使其在多种场合下的应用受到制约.利用光子带隙内高阶模式在小于截止波长时被强烈抑制,而基模在该波段可以稳定存在的特性,提出了实现单模传输的方法,并通过实验验证了该方法的可行性.在此基础上仿真分析了包层参数对单模传输波段的影响,计算结果表明,单模传输波段的带宽随材料折射率的增加而增加,折射率由1.445提高到2时,带宽增加2.9倍;相对倒角由0.2提高到0.8时,单模传输波段的工作波长移动310 nm以上.     

一种可调谐的宽带喇曼波长转换器

为了提高宽带波长转换技术的响应速度，采用高非线性光子晶体光纤，设计了一种受激喇曼散射的可调谐全光宽带波长转换器。基于光纤中喇曼效应，对光子晶体光纤喇曼增益谱采取高斯曲线进行拟合，建立了喇曼波长转换器的理论模型，并进行了仿真分析，讨论了光纤长度对转换效率的影响。结果表明，在符合通信系统的条件下，实现了100nm转换带宽，波段为1487nm~1587nm，Q因子随探测光波长变化与喇曼增益谱走势相同，其波长转换质量最优处在喇曼增益系数最大处。该研究对未来光网络的波长转换器波长分配以及光纤长度的配置研究具有参考意义。     

Step-tunable all-optical wavelength conversion usingcavity-enhanced four-wave mixing

Step tuning of a wavelength converter using cavity-enhanced four-wave mixing in a multimode semiconductor laser is experimentally and theoretically demonstrated. The converter is modulation-format transparent and is shown experimentally to have a high conversion efficiency (>-10 dB) and to be step-tunable over a large conversion range (>2.5 THz). A mathematical model of the wavelength converter is derived and is used to simulate step tuning of this device and to examine the relationship between conversion efficiency and information bandwidth of the converter