用于激光相控阵的阵列相位调制器研究

分析了相位调制器在激光相控阵中的重要性,提出了阵列相位调制器的设计思想.对退火质子交换(annealed proton-exchanged,APE)光波导折射率进行了理论分析,利用光束传输法仿真模拟了APE波导折射率分布和模场分布,优化设计了级联Y分支波导结构,实现了光功率的高均匀输出.基于铌酸锂晶体的电光效应,对影响半波电压的因素进行了分析,设计了长电极结构,理论上得到了低半波电压.基于退火质子交换工艺制作了阵列相位调制器,并对器件的光学特性和电学特性进行了实验测试,测得器件的插入损耗为6.83 dB,光功率输出均匀性为0.23 dB,4路半波电压分别为2.1、3.4、2.0、2.1 V.结果表明:该器件的制作有助于激光相控阵的集成化.     

钛条带光波导的耦合分析

本文分析了铁条带光波导间的耦合和钛条带与光纤间的耦合,提出了耦合波导本征模的两种近似解,并利用变分方法优化其参数和光纤与铁条带波导的功率耦合系数的计算方法。对定向耦合器和电光调制器的分析和设计具有指导意义。     

薄膜铌酸锂反向锥形端面耦合器

薄膜铌酸锂波导与单模光纤在模场尺寸上存在很大差异,模场失配严重,导致两者直接耦合的效率低下。针对薄膜铌酸锂波导与超高数值孔径(ultra-high numerical aperture, UHNA)光纤的端面耦合问题,基于时域有限差分(finite difference time domain, FDTD)法优化设计了反向锥形端面耦合器的结构参数,仿真实现了薄膜铌酸锂矩形波导与UHNA光纤的高效耦合。利用电子束曝光、电感耦合等离子体刻蚀等工艺,制备了反向锥形耦合器,设计并建立了端面耦合测试平台,完成了反向锥形耦合器的性能测试。实验结果表明,反向锥形耦合器近场输出光斑在水平和垂直方向的模场直径分别为3.3和3.6μm,水平和垂直方向的3 dB对准容差分别为3.0和3.2μm,单端插入损耗为6.24 dB/面,表明设计制作的反向锥形耦合器具有较好的耦合性能。该研究为大容量、高速率的集成光子器件与光纤之间的耦合提供了高耦合效率的光接口方案。     

波导短程透镜和单模光纤的耦合

本文建立了波导短程透镜的模场分布函数,给出了波导短程透镜和单模光纤的耦合效率表达式,同时在实际中测得波导短程透镜和光纤的耦合损耗大约为7db.     

LiNbO_3光波导的退火特性研究

LiNbO3晶体材料是一种具有优良电光特性的光学材料,可以制作集成光波导器件,因此在光通信领域得到了广泛的应用。文章在LiNbO3光波导的结构特性方面,实验研究了退火质子交换波导和LiNbO3衬底的X射线衍射谱,分析计算了交换波导层的应变信息。     

弯曲光波导的本地场理论

本文从弯曲光波导的本地正交弯曲坐标系出发,展开MaxweII方程组,并借助于函数变换和普通小参数展开法导出了在o(1/R)近似下的弯曲光波导的修正场本地方程及修正传播常数。以圆光纤为例,讨论了一阶近似本地场形式及基模场在最大值处的场位移。与一些文献作以比较,我们的计算与数值方法相一致。本理论的特点是利用相应直波导的已知场来构造弯曲光波导的本地场,故本理论适应于分析任意截面,亦满足于在弱导条件下的弯曲光波导。     

Ti:LiNbO_3光波导与半导体激光器的耦合

本文用高斯函数近似 Ti:LiNbO_3条状单模光波导模场分布,分析了半导体激光器与光波导耦合效率问题,给出了解析表达式并求出了获得最大耦合效率的透镜条件,并通过典型数值计算出耦合效率与各种偏差的关系.     

单模光纤与Ti扩散LiNbO_3条波导耦合技术的研究

本文对Ti扩散LiNbO_3衬底的条波导与单模光纤的对接耦合的损耗进行了理论分析,并做了耦合实验的研究。对耦合测试装置提出了加工精度要求。     

可调单模光纤定向耦合器

根据光波导理论，对光纤的耦合原理进行了详细的理论分析，提出了研制耦合器的设计方案，采用抛磨方法，并通过可调机械装置，设计并研制出了耦合度高且可调的单模光纤定向耦合器。     

集成光杨氏干涉计生化传感器的设计和制备

报道一种结构新颖的集成光杨氏干涉计生化传感器。利用微光机电系统(MOEMS)加工工艺结合离子交换技术在玻璃基底上制作出成对的平行单模光波导阵列,并在每对波导中一条的中间区段淀积一层具有梯度末端的TiO2薄膜,覆膜波导用作传感,裸露波导作为参比,从而构成集成光杨氏干涉计芯片。研制结果表明,这种传感器与传统的集成光杨氏干涉计相比,不仅省去了Y型功率分配器和低折射率介质保护层,而且利用简单的狭缝探测器取代了昂贵的电荷耦合器(CCD)探测器,具有结构简单、制作容易和使用方便等优点。     

一种新型介质填充单脊波导的传输特性分析

通过提出一种I型脊波导,并用有限元法对I型单脊波导的截止特性及单模带宽作了分析,给出了主模及第一高次模的场结构图,其截止波长与单模带宽都要远比同尺寸的矩形脊波导大.文中还进一步分析填充介质的I型脊波导的截止特性,结果表明,填充不均匀介质比填充均匀介质的脊波导截止特性更好.     

Ti:LiNbO_3扩散条带光波导的变分分析

本文利用变分技术将Ti:NbO_3条带波导的波导模场分布分解成为两个相关的一维问题.对模参数和传播常数提供一种新的迭代近似方法.本方法收敛速度非常快,它对具有矩形横截面的光波导和扩散条带波导都适用。     

山字脊波导传输特性分析

运用有限差分法在Matlab环境中分析了山字脊波导传输特性,给出了山字脊波导的主模截止波长、单模带宽和场结构,发现山字脊波导可以进一步实现波导小型化.     

极化聚合物光波导特性的研究

采用高速旋涂与电晕极化方式制备了平板极化聚合物光波导，对其特性进行了研究，用导模m线法对光波导特性参数进行了测试、计算，测试结果与理论计算符合良好。     

Fermi型折射率分布平面光波导的模式

离子交换工艺制作的光波导在集成光学领域有着广泛的应用.研究表明,采用Fermi函数可以很好地描述离子交换平面光波导折射率分布情况.对具有Fermi折射率分布的离子交换平面光波导,采用Airy函数方法,求解了波动方程,给出了模方程和模场分布.利用所得到的模方程所进行的计算与已有的计算结果和测量值相比较,表明其精确度是比较好的.     

单模光纤与Ti∶LiNbO_3单模平光波导端面激励耦合的研究

本文根据模式耦合理论分析,设计制作了一个实用性较强的单模平面Ti:LiNo_3光波导端面激砺的耦合装置。为了缩小单模光纤端面出射高斯光束的束腰,用电弧放电烧熔法在光纤端面制作了一个透镜,使之与单模平面光波导的模式更好地匹配。为精密调节对准,用二维硅V形槽作为光纤与波导耦合的精密定位调节架。实际测得该耦合装置的光纤与波导效率达64％。     

两种新型双脊波导传输特性的研究

为了寻找最佳传输特性的对称双脊波导结构,提出了三角形和倒梯形两种新型对称双脊波导．应用有限元分析方法计算了这两种新型对称双脊波导TE模式的传输特性,即截止波长和单模带宽．分析传输特性随对称脊波导结构尺寸的变化关系曲线,得到脊间距越小,单模带宽越高,且单模带宽最大达8.0173;倒梯形对称双脊波导的截止波长较同尺寸矩形、三角形和梯形大,最大达9.5．这些结果将为脊波导器件的小型化提供指导．绘出的主模与第一个高次模的场结构图表明,在三角形对称双脊波导的顶点处场强变化最大,能量损失大．     

极化聚合物光波导特性的研究

采用高速旋涂与电晕极化方式制备了平板极化聚合物光波导，导其特性进行了研究，用导模ｍ线法对光波导特性参数进行了测试、计算，测试结果与理论计算符合良好。     

相位调制器实现光标记交换的新方案

提出了一种利用相位调制器实现一阶边带抑制的光标记交换(OLS)技术的新方案,在中心载波和其余生成的多个副边带分别进行强度调制,实验产生10Gb/s非归零(NRZ)光载荷和2.5Gb/s垂直频分复用(OFDM)光标记信号,并分别在单模光纤中传输了50km。分析了基本原理,进而建立了一简单的系统理论模型,最后通过仿真和实验相结合的方法验证了方案的可行性。     

调Q掺Yb大模面积光子晶体光纤激光器研究

利用掺Yb大模面积双包层光子晶体光纤和声光调制器(AOM)研制了调Q光子晶体光纤激光器．在65 kHz的重复频率下,得到了最大平均功率为2．5 W,脉冲宽度(FWHM)120 ns,峰值功率320 W,单脉冲能量38．5μJ的调Q单模激光脉冲,激光中心波长为1 038．4 nm．分析介绍了实验中出现的多脉冲现象和激光脉冲重复频率的演化及其原因．