Si纳米线阵列波导光栅制备

采用绝缘层上Si(SOI)材料设计制备了3×5纳米线阵列波导光栅(AWG),器件大小为110μm×100μm。利用简单传输法模拟了器件的传输谱,并采用二维时域有限差分(FDTD)模拟中心通道输出光场的稳态分布,模拟结果表明,器件的通道间隔为11 nm,通道间的串扰为18 dB。通过电子束曝光(EBL)和感应耦合等离子(ICP)刻蚀制备了所设计的器件,光输出谱测试分析表明,器件中心通道的片上损耗为9 dB,通道间隔为8.36～10.40 nm,中心输出通道的串扰为6 dB。在误差允许范围内,设计和测试的结果一致。     

基于Si纳米线AWG的超紧凑单纤三向滤波器设计

采用绝缘层上Si(SOI)纳米线阵列波导光栅(AWG)结构设计了超紧凑光纤到户(FTTH)单纤三向滤波器。二维时域有限差分(2D-FDTD)模拟输出光场表明,3个波长光信号输出光场清晰,实现了1490 nm和1550nm下行波长的解复用和1310 nm波长的上传复用功能;进一步的输出功率模拟表明,当各波长信号输入功率为1 mW时,1490 nm端口输出功率为0.49 mW,1550 nm端口输出功率为0.49 mW,1310 nm上传信号功率为0.55 mW,相应的插入损耗分别约为-3.1、-3.1和-2.6 dB。各端口的串扰光功率可被抑制到-25.2 dBm以下,相应的串扰小于-22.6 dB。采用电子束(EB)光刻结合诱导耦合等离子干法(ICP-RIE)刻蚀,制备出了Si纳米线单纤三向滤波器,经红外CCD成像观察到器件具有3个波长的分波功能。     

用阵列波导光栅实现光纤传感器的复用

阵列波导光栅(AWG)是密集波分复用(DWDM)光网络中的关键器件,具有滤波特性好、性能稳定、串扰小的优点.介绍了AWG的结构和原理,在此基础上提出了用AWG实现光纤法布里珀罗(F P)传感器复用的方案.可调谐激光器和AWG的联合使用实现了时分复用和波分复用,系统的复用能力决定于可调谐光源的带宽、AWG的通道数和自由频谱范围.采用传统的强度法对传感器进行解调,解调结构简单,容易实现,传感器间无串扰.     

微透镜阵列薄膜定向增强OLED耦合效率的研究

利用微透镜阵列(MLA)薄膜定向增强有机发光器件(OLED)耦合效率,采用光线追迹方法模拟了不同长短轴比的椭圆形MLA对OLED光的定向增强作用。采用数字微反射镜器件(DMD)并行光刻和热回流相结合的方法制作了MLA模版,经过电铸、压印得到MLA薄膜。理论模拟和实验结果表明,利用MLA可以定向提高OLED的出光效率,圆形MLA可提高垂直OLED基底表面方向的亮度42%;椭圆形MLA可实现OLED在长短轴方向上30°的半强度角度差,总的提取效率可提高30%以上。     

Fluorinated polymer with high thermal stability for fabrication of 32-channel arrayed waveguide grating multiplexer on silicon

A cross-linkable fluorinated poly （ether ether ketone） （FPEEK） was synthesized for the fabrication of arrayed waveguide grating （AWG） multiplexer. The results of thermal gravimetric analysis （TGA） and near-infrared absorption spectrum show that the materials have high thermal stability and high optical transparency in the infrared communication region. The refractive index of FPEEK can be controlled easily by changing the fluorine content of the materials. The 32-channel AWG multiplexer is fabricated using the FPEEK and oxygen reactive ion etching technology. The AWG multiplexer exhibits that the insertion loss is from 12.8 to 17.8 dB and the channel crosstalk is less than -20 dB. The wavelength channel spacing and the center wavelength are 0.8 nm and 1 548 nm, respectively.     

基于光滤波器的光时分复用光谱压缩技术实验

提出了解复用窗口匹配滤波器的概念,分析了利用光带通滤波器提高光时分复用(OTDM)频谱效率的光谱压缩技术。基于自制的40Gb/sOTDM复用器,采用电吸收调制器(EAM)及时钟提取模块组成的反馈环路解复用模块,以阵列波导光栅(AWG)作为电吸收采样窗口(EASW)的匹配滤波器对4×10Gbit/sOTDM信号进行光谱压缩,实现了无误码传输100km及传输后的解复用。实验结果表明,AWG的使用使得OTDM信号的频谱效率提高至4倍。     

离子刻蚀工艺对聚合物阵列波导光栅理论模拟的影响

选用五氟苯乙烯与甲基丙烯酸环氧丙酯(PFS-co-GMA)的共聚物作为波导材料,运用铝掩膜结合反应离子刻蚀(RIE)技术的方法,设计并制备了阵列波导光栅(AWG)波分复用器件。在制备过程中,由于侧向的刻蚀作用难以得到规则的矩形截面,得到的是梯型截面。针对该工艺水平和梯形截面波导的特点,提出了梯形截面波导等效能流分析方法。实验测试和分析结果表明:初始设计AWG器件的中心波长为1550.918nm,制作的器件实际中心波长为1550.826nm,传输光谱的漂移为0.092nm。而等效能流分析方法得到的AWG器件的中心波长为1550.872nm,传输光谱的漂移为0.046nm。该方法与实验测试结果吻合得更好。     

大气感应耦合等离子体炬管的设计与仿真实验

为提高大气感应耦合等离子体射流加工装置的工作稳定性,设计一种依靠单一零件定位各层介质管的分体式炬管,并研究炬管内等离子体的传热与流动特性. 利用COMSOL Multiphysics仿真分析发现,等离子体的环形加热和流体淤塞回流现象是导致炬管在使用后出现热损伤和刻蚀损伤的主要原因,选用陶瓷材料作为内管和中层管并调整感应线圈的位置,可有效延长炬管的使用寿命. 使用CCD相机实时监控等离子体射流的形态,发现射频功率(P_w)、工作气流量(Q₂)、冷却气流量(Q₃)与射流的整体长度(L)和半高宽度(W)均呈线性递变关系,P_w、Q₂与Q₃的值过高或过低都会导致等离子体射流的形态波动增大. 实验结果表明:当P_w、Q₂ 与Q₃分别设置为900~1 000 W、650 mL·min^-1、16 L·min^-1时,该分体式炬管可产生稳定性较高的等离子体射流,其L值与W值的波动可分别控制在0.50 mm与0.25 mm内,适用于熔石英等光学表面的加工.     

光纤光栅冰力传感器的开发及应用

根据裸光纤光栅(FBG)对应变的灵敏度远高于对压力的灵敏度这一特点,设计了一种基于等强度梁结构的FBG冰力传感器,并可以通过调节封装构件的尺寸调节其测量压力的灵敏度系数。对传感器的标定结果显示,这种FBG冰力传感器的线性相关度良好,实测的灵敏度系数与理论值一致。该种传感器在冰激桥墩振动模型试验中得到了应用,成功监测了桥墩在不同冰速撞击下受到的冰力。实验表明,这种FBG传感器灵敏度高、可靠性好、对结构自身的影响很小,可直接测量冰的撞击力,适合于模型实验中的冰力监测。