菲涅尔型阵列光纤准直器的研究

菲涅尔透镜列阵，具有易阵列化的优点，设计中心波长相同的透镜列阵和中心波长不同的透镜列阵，并对由此列阵构成的准直器的光束耦合特征进行分析和计算，与通用的准直器的相关参数进行比较，表明菲涅尔透镜列阵在光束准直耦合中具有较高的耦合效率，可以用于制作阵列光纤准直器。     

二维光纤列阵接口器件及其在光互连网络模块中的应用

提出了一种适用于光电子集成ＣＭＯＳ－ＳＥＥＤ灵巧像素光互连网络的二维光纤束列阵结构和制作方法, 采用精密加工的光纤列阵定位槽和光学监控系统, 成功地研制出３２×２ 的单模和多模光纤列阵Ｉ／Ｏ接口器件, 光纤列阵层内及层间位移误差均小于２μｍ , 角向差小于０．０２°。实验中, 已将二维光纤列阵Ｉ／Ｏ接口器件用于１６×１６ ＣＭＯＳ－ＳＥＥＤ灵巧像素光电子集成Ｃｒｏｓｓｂａｒ光互连模块中, 实验结果表明, 该光纤束列阵Ｉ／Ｏ接口器件完全满足光互连系统的高精度要求。     

光纤耦合效率与接收光强计算研究

由于用近似方法计算出的光纤耦合效率和接收光功率与实验测量之间存在差异,有必要探讨更准确的计算方法以满足应用的需要。通过对径向变量的积分,导出了在高斯光强分布下对接收光纤端面进行面积分计算的一元积分式,从而可以快速准确地对光纤的耦合效率和接收光功率进行数值计算。对62.5/125多模光纤的耦合效率和接收光功率进行的数值计算和实验测量说明,光纤的耦合效率只有用准确的数值计算才能给出与实际相符合的计算结果。使用芯径较大的接收光纤测量出射光束的近场光强分布时,光纤接收光强分布较光束的光强分布有较大的展宽,其相对误差甚至可达60%。     

微透镜阵列与针孔阵列合成的微光学器件的研制

给出用于并行共焦显微镜中的微光学阵列器件的制作工艺。特别设计了微透镜阵列与针孔阵列对准粘接的机械和观察系统。实验证明系统是简易可行的,并给出了实验结果。     

硅微声光传感特性的实验研究

硅微声光传感器是一种由硅微列阵簧片和光纤组合成的新型传感器，这种传感器在完成声光转换的同时对声频信号进行了并行滤波处理，可用作神经网络的并行输入，是一种光机电一体化的传感系统。本文中叙述通过纤反射强度调制技术检测硅簧片振动信号的方法；通过实验研究，完成了对声光调制信号的探测和预处理，并给出了实测数据及其分析。为实现音频编码和振动信号的实时分析，本文中还给出了采用人工神经网络对阵列传感器的输出信号进     

LDA光纤耦合高效率高亮度激光输出研究

为了获得LDA(激光二级管阵列)光纤耦合高效率高亮度激光输出,光纤的芯径要尽可能小,并且耦合光束的光参数积必须小于耦合光纤的光参数积,因此必须对耦合光束进行整形。通过比较,选用反射整形法将慢轴的光参数积压缩到了原来的1/4。将LDA光束与芯径400靘,数值孔径0.37的光纤进行耦合试验,得到的耦合效率约为48%,亮度达到108量级。     

拖曳线列阵隔振模块采用遗传算法的参数优化

为了更好地预报拖曳线列阵隔振模块的隔振性能,利用有限元软件ANSYS建立拖曳线列阵隔振模块的二维参数化流固耦合模型,并考虑负载(声振模块)对隔振模块的影响,将伪并行改进遗传算法与ANSYS参数化设计语言APDL相结合,实现对隔振模块主要性能参数的优化计算,得出激励频率为20 Hz和40 Hz时,隔振模块最优内部充油密度、护套弹性模量、隔振组件弹性模量和隔振量的数值。     

光纤阵列成像激光雷达系统的设计

简要介绍了光纤阵列成像激光雷达的研究背景、系统优势和发展现状.然后提出了本文设计的雷达系统,并介绍了该系统的工作原理,系统采用光纤阵列前端窗口扫描的方法,避免了光电探测器阵列的制作,同时减少了光电探测器的数量.之后文章对光纤阵列成像激光雷达系统的各部分器件进行分析,包括光纤的选择、光纤阵列的设计和聚焦透镜的分析,并重点讨论了聚焦透镜F值对光纤阵列接收系统的影响,最终得到本系统聚焦透镜F最优值5.47.最后推导了本文光纤阵列成像激光雷达系统的传输效率,给出了传输效率公式.     

低电压缴反射镜型微机械光开关的设计与制作

利用 (1 0 0 )硅片和偏 2 5°的 (1 1 1 )硅片制作了静电驱动扭臂结构微反射镜型 2× 2光开关。微反射镜、自对准V型槽和扭臂结构是在 (1 0 0 )硅片上制作的 ,反射镜与光纤槽之间靠晶向自对准 ,反射镜与光轴垂直度较好。在偏 2 5°的 (1 1 1 )硅片上制作倾斜下电极结构 ,实验测得的 pull in电压为 1 3 2V ,几乎比平面下电极的 pull in电压降低一半。采用准直光纤耦合 ,开关的插入损耗小于 1 4dB ,串话小于 - 5 0dB。     

钨丝微电极阵列的简易制备方法

本文提出了一种简易、低成本的钨丝微电极阵列制作工艺和方法.该方法采用MEMS工艺制作的玻璃模具实现钨丝阵列的精密有序排列,同时,在钨丝电极表面涂覆一层光敏性的聚酰亚胺作为绝缘层,结合"双面光刻"技术和电化学腐蚀技术实现电极位点大小和电极丝几何尺寸的精确控制.最后,通过注模、光刻制作SU-8固定座体完成钨丝微电极阵列的组装固定.整个制作工艺简单快速,且玻璃模具可重复使用,大大降低了制作成本.此外,本文还测试和评价了所制作微电极的表面形貌、电学性能以及生物相容性.     

10Gbit/s甚短距离(VSR)并行光传输系统

介绍了一个适用于甚短距离(Very Short Reach,VSR)网络传输的并行光传输系统。系统的发射部分用垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting La-ser,VCSEL)1×12列阵代替传统的边发射激光器,接收部分也采用相应的探测器列阵,并由多模光纤列阵相连接,在300m距离内以单信道1.25 Gbit/s速率实现的10Gbit/s的高传输速率。     

10GBASE-X物理层并行光传输研究

研究了符合IEEE802.3ae标准的万兆以太网10GBASE-X物理层技术,建立了万兆以太网10GBASE-X物理层点到点并行光传输系统.该系统由10GE连接单元接口(XAUI)与10Gb介质无关接口(XGMII)转换芯片、4×3.125Gbit/s 850nm自制垂直腔面发射激光器(VCSEL)并行光发射模块与并行光接收模块构成.利用现场可编程门阵列(FPGA)实现了10GBASE-X物理层编解码子层(PCS)、物理介质连接子层(PMA)的全部功能,光互联采用2m并行12芯400MHz·km 62.5μm多模带状光纤.经逻辑分析仪(Agilent 1682A)在接收端低速IO引脚测试,在接收端恢复出发端的万兆以太网帧结构数据,逻辑功能正确.     

12路并行光互连子系统研究

针对高速芯片间光互连的应用,利用垂直腔面发射激光器(VCSEL)列阵作为光源、PIN列阵作为探测器,采用并行光传输的方式,设计了高密度的12路高速信号的光互连子系统,并利用12芯标准多模光纤带进行了1m距离内的光传输试验测试.测试结果表明,在零误码率的条件下系统单路速率大于6Gb/s,接收端信号的上升时间(F1)为91...     

随机振动加载条件下焊点形态参数对板级光互连模块对准偏移影响分析

建立了光互连模块有限元分析模型并进行随机振动加载有限元分析,获取了垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)与耦合元件间的对准偏移;采用水平正交表设计了不同焊点结构参数组合并建立有限元模型,获取了对准偏移数据并进行方差分析。结果表明:在随机振动加载后,光互连模块VCSEL与耦合元件间会产生水平、垂直、轴向的偏移;陶瓷基板焊点高度、VCSEL焊点高度对对准偏移具有高度显著性影响;因素显著性排序由大到小依次为:陶瓷基板焊点高度、VCSEL焊点高度、陶瓷基板焊点体积和VCSEL焊点体积;单因子分析表明VCSEL与耦合元件对准偏移值随陶瓷基板焊点高度增加而增大,随VCSEL焊点高度增加而增大。     

拉锥光纤耦合的光放大器组件光损耗分析

介绍了拉锥光纤耦合的SOA组件的结构特点，并针对该结构计算分析了光耦合损耗的最小值，为了进一步减小SOA组件的光耦合损耗,提出了不对称形式的拉锥光纤耦合的SOA组件结构，这在原有的制作工艺技术条件下，中以将整个组件的光耦合损耗降低1dB。     

显微视觉结合光功率检测的光纤耦合方法

分析了光功率损耗的理论模型,指出横向偏移、光纤角度和端面间隙是影响对接损耗的主要参数,由此提出了显微视觉结合光功率检测的光纤耦合方法。在显微视觉系统引导下,采用精密并联机器人消除光纤角度及端面间隙的影响,并实现横向偏移的粗调整;利用压电陶瓷驱动的五自由度微动机器人精确调整横向偏移,通过设计合理策略,实现损耗极值区域的快速精确搜索。光纤耦合实验表明,粗调整后平均损耗0.3db;微动调整并熔接后,对接损耗减小到0.02db以下。     

半导体激光器与单模光纤自动对准

提出盲目搜索与模式搜索相结合的多自由度搜索算法,完成半导体激光器(LD)与单模光纤(SMF)的自动对准。盲目搜索算法采用优化策略,使算法能够根据粗对准过程中的异常情况进行自适应调整,避免了搜索结果的不确定性,减少了粗对准时间。精密对准阶段的模式搜索法具有多自由度同时搜索的优点,因此对准速度较快,可以克服多自由度交叉耦合的影响,受噪声影响小。实验结果证明,使用模式搜索法进行xyz三自由度对准,对准时间为30~50s,定位成功率大于80%,对准速度和全局收敛性都优于传统的爬山法。     

大功率半导体激光器光纤耦合模块的温度控制

随着光纤激光器技术的飞速发展,作为光纤激光器泵浦源的高功率,高亮度的大功率半导体激光器光纤耦合模块越来越受到人们的关注。提高光纤耦合效率和光纤耦合模块的可靠性,有效控制大功率半导体激光器光纤耦合模块的温度成为人们关注的重点。     

40Gbps甚短距离并行光传输系统接收电路的设计与实现

给出了符合OIF-VSR5规范的40Gbps甚短距离光传输系统接收电路的设计与实现。该接收电路实现简单,由一片转换芯片及光接收模块构成。其特点是充分利用现场可编程门阵列(FPGA)内嵌的高速收发器成功实现了16×2.488Gbps和12×3.318Gbps信号的发送和接收,并且在一片FPGA上实现了诸如时钟数据恢复、串/并转换、帧同步、通道对齐、12-16路映射等全部功能。基于二分查找法的帧同步电路则大大提高了转换芯片的工作速度。Signaltap Ⅱ逻辑分析仪的测试结果表明接收电路工作正常,性能良好。在此基础上,给出了VSR5实验系统的点到点测试方法,通过12通道垂直腔面发射激光器并行接收模块和7m 12芯多模带状光纤,将发送电路与接收电路相连,实现了OC768/STM-256 40Gbps的点到点测试,测试结果表明系统误码率小于10~(-12)。     

一种用于破片测速的环形光幕装置

针对现有平面形光幕探测装置无法测量任意方向飞行的破片速度问题,本文提出了一种探测幕面为环形的光幕测速装置构建方法.设计同圆心环形光源阵列与环形接收阵列,形成等间隔的2个圆柱形探测光幕面,准确测量任意方向飞行的破片速度.设计的装置中每个接收器件所接收的光照度值一致,消除了传统平面形光幕边缘光能量衰减的缺陷.结合现有光幕实现方法验证了测试方案的可行性,可有效探测任意方向飞行的破片速度.