面向光背板应用的低损耗单模聚合物光波导技术研究

系统地开展了基于光刻及湿法显影工艺制备的聚合物光波导散射损耗的理论及实验研究。研究了包括粗糙度、波导尺寸和工作波长等主要参数对散射损耗的影响,采用激光共聚焦显微镜测量了光波导侧壁及上下表面的粗糙度。实验结果表明,波导侧壁的平均粗糙度约为60nm,是上下表面粗糙度的3倍。因此,散射损耗主要由侧壁粗糙引起,其大小是上下表面粗糙引入散射损耗的9倍。基于上述理论及实验结果,通过优化波导设计,制备了工作于1310nm波长、平均损耗为0.35dB/cm的低损耗单模聚合物光波导,其作为高速高密度光背板的关键传输介质具有良好的应用前景。     

光波导端面耦合自动调芯仪研制

设计了两种适用于光波导高精度对接耦合的自动调芯方案,这两种方案从原理上克服了常规调芯过程依赖于对微变信号精确测试的困难.提出了实现自动调芯的结构,完成了调芯系统的光机电一体化、相应的控制程序以及与计算机的接口界面.采用通信用单模光纤作为标准光波导做了端面耦合试验,自动调芯结果显示,在1310nm波长上,平均耦合损耗为0.075dB,标准误差为0.0099dB;在1550nm波长上,平均耦合损耗为0.062dB,标准误差为0.0066dB.自动调芯过程在2min内完成.     

衍射器件实现单模光纤与光波导低损耗耦合

提出了一种集成化衍射光学模式转换器。利用衍射光学器件(DOE)实现模式转换，消除模式失配，实现单模光纤(SMF)与光波导的低损耗耦合。DOE的相位分布由数值迭代相位恢复算法优化得到。在迭代算法中引入一种新的混和远场约束，达到很高的模式转换质量。此方案适用于任何波导结构。分别针对不同尺寸及不同折射率对比度的方形波导、薄膜波导和脊形波导进行了设计，耦合损耗均降至0.12dB以下。     

光纤耦合波导器件中光波导深度的研究

声光波导光开关可以作为高速光通信网络中的开关器件,其中光纤-器件对接耦合损耗大是影响其性能的主要因素.从光波导模场椭圆度和不对称度对模场失配引起的耦合损耗出发,计算Ti:LiNbO3波导与光纤耦合损耗最小时对应的最佳Ti离子扩散深度.分析得到不同切型的Ti:LiNbO3,波导中扩散深度、光纤模场半径对耦合损耗的影响.结果表明,y切Ti:LiNbO3波导耦合损耗约为z切波导的3倍.研究结果为共面型声光波导调制器中光波导制作参数的设计提供帮助.     

石墨烯对波导耦合特性影响的研究

石墨烯材料因具有非常优异的电光特性而成为新一代光子器件中的重要材料.文章研究了石墨烯对于硅基、聚合物两种材料双矩形波导耦合特性的影响.研究结果表明,在双波导耦合器件中增加一层石墨烯能够起到改变耦合长度的作用,不同费米能级的石墨烯可以增大或减小双波导耦合器件的耦合长度.石墨烯对耦合特性的影响对于硅基和聚合物波导均适用.此研究结果对于基于石墨烯的波导器件的设计和应用具有一定的参考意义.     

光波导端面的准分子激光刻蚀技术研究

面向光印刷互连背板的应用需求,提出基于准分子激光消融原理对光波导的刻蚀技术进行研究,在背板上任意位置获得光波导端面实现光耦合。采用193 nm波长的准分子激光作为光源,通过方形掩模孔径投影在互连背板光波导上,研究了激光能量、激光脉冲次数与刻蚀深度、端面粗糙度等参量之间关系,通过刻蚀参数的优化,刻蚀后端面光耦合损耗增加量约1.3 d B。     

最佳端焦耦合法测量交叉光波导损耗特性

本文利用最佳端焦耦合法对交叉光波导的损耗特性进行了测量和研究，绘制了波导损耗随交叉次数和交叉角的变化曲线。测量结果与预期特性相吻合。     

多模锥形光纤耦合与出光特性的研究

从理论和实验两方面研究了多模锥形光纤锥端的特性。用射线理论分析了不同锥角大小条件下锥端光线传输特性,推导出了锥角大小与锥端孔径角及出光发散角的关系。按照理论指导制备了不同锥角的银行光纤,通过激光二极管与锥形光纤耦合等实验验证了理论的正确性。     

高斯光束—光波导的耦合

本文研究了 Si基 Si O2 光波导与高斯光束之间的耦合。用有效折射率法计算了波导 TE模基模的分布 ;实验测试了与光斑直径小于 10 μm的高斯光束的耦合位置允许误差。结果表明归一化耦合比在5 0 %以上时 ,x- y方向的位置误差应该在± 5μm内 ,z方向位置误差在± 2 0 0μm。     

基于光波导的高耦合效率垂直耦合结构设计

针对目前光电印制板(OEPCB)中光电器件与光波导对接的垂直耦合结构耦合效率较低的问题,分析了传统嵌入式45°反射微镜的垂直耦合结构,提出了一种新的垂直耦合结构,经Matlab仿真验证其具有更高的垂直耦合效率。研究表明,新结构对光电对准精度要求不高,受传统PCB制作工艺的层压的高温高压影响更小、便于兼容传统PCB制作工艺。     

Influence on Multimode Rectangular Optical Waveguide Propagation Loss by Surface Roughness

Optical scattering loss coefficient of muhimode rectangular waveguide is analyzed in this work. First, the effective refrac tive index and the mode field distribution of waveguide modes are obtained using the Marcatili method. The influence on scattering loss coefficient by waveguide surface roughness is then analyzed. Finally, the mode coupling efficiency for the SMFOpticalWaveguide （SOW） structure and MMFOptical Waveguide （MOW） structure are presented. The total scatter ing loss coefficient depends on modes scattering loss coeffi cients and the mode coupling efficiency between fiber and waveguide. The simulation results show that the total scatter ing loss coefficient for the MOW structure is affected more strongly by surface roughness than that for the SOW struc ture. The total scattering loss coefficient of waveguide decreas es from 3.97 x 10^-2 dB/cm to 2.96 x 10^-4 dB/cm for the SOW structure and from 5.24 - 10^-2 dB/cm to 4.7 x 10^-4 dB/ cm for the MOW structure when surface roughness is from 300nm to 20nm and waveguide length is 100cm.     

移动设备用光电刚挠印制电路板的制作及其可靠性研究

文章采用传统PCB工艺制作了一种可以应用于移动设备的光电刚挠印制板（RFOE—PCB）。该板被嵌入了端角为45°的挠性光波导线。为了检验其在移动设备中的适用性,使用重复弯曲试验和环境试验来检测它的物理和光学可靠性,结果非常理想。     

有双包层结构的楔变脊型光斑转换器的设计

为了提高硅基上单模波导器件与单模光纤的耦合效率和工艺容差,设计了一种实用新型光斑转换器,它由水平和垂直双向楔变的波导芯区和双内包层构成.分析了内包层折射率与其厚度对耦合效率的影响,发现通过优化内包层的参数可以加强对扩展光场的限制.针对在硅基上制作垂直楔变结构的波导还很困难的情况,提出了一种低成本、简单可行的制作方法.     

锥形光纤的结构与特性

通过理论分析和仿真试验,研究了锥形光纤的几何形状对锥形光纤的传输损耗和耦合效率的影响.用几何光学的分析方法,说明了光信号在锥形光纤中的传输损耗远低于同类型的圆柱形光纤;仿真试验研究了光源与光纤的相对位置、锥形光纤的尖端半径、锥形光纤的锥角大小对锥形光纤耦合效率的影响.     

有双包层结构的楔变脊型光斑转换器的设计

为了提高硅基上单模波导器件与单模光纤的耦合效率和工艺容差,设计了一种实用新型光斑转换器,它由水平和垂直双向楔变的波导芯区和双内包层构成.分析了内包层折射率与其厚度对耦合效率的影响,发现通过优化内包层的参数可以加强对扩展光场的限制.针对在硅基上制作垂直楔变结构的波导还很困难的情况,提出了一种低成本、简单可行的制作方法     

光波导放大器的增益特性研究

介绍了光波导放大器的最新发展,分析影响放大器增益的各种因素,主要讨论了放大器的结构和抽运方式对增益的影响.     

交叉多模光波导传输特性分析

针对交叉多模光波导结构,基于光束传输法(Beam Propagation Method,BPM)对其传输特性进行了分析,通过对方形多模光波导模式Ep,qx的分析发现,对于相同的模式序数p,随着传输模式阶数q的增加,交叉光波导的传输特性基本保持不变;随着模式序数p的增加,小的交叉角度更易引起交叉光波导的相互干扰。     

SOI光波导开关研究进展

SOI光波导是硅基光波导器件的基础,也是实现其它集成光学器件的基础。文章论述了SOI材料、SOI光波导以及SOI光波导开关的一些特性和研究进展。