消偏振二维二元闪耀光栅设计

为减小成像光谱仪的偏振敏感度并提高其定量化探测精度,提出一种透射式消偏振二维二元闪耀光栅。它在两个正交方向上都具有周期性槽形单元,每个槽形单元包含7个子周期。每个子周期的介质占空比在两个方向上是独立的,可同时调制TE和TM偏振态的等效折射率,以此优化光栅偏振特性。本文将等效介质理论拓展到二维情况,设计了以熔石英为基底,工作波段为0.6~0.8μm的高衍射效率消偏振二维二元闪耀光栅。光栅两正交方向周期分别为3.31μm和0.473μm。仿真结果表明,在参考波长0.7μm处TE和TM偏振态衍射效率分别为79.5%和79.6%,0.6~0.8μm波段范围内TE和TM偏振态衍射效率均高于70%,偏振敏感度低于2.6%。与一维二元闪耀光栅相比,二维二元闪耀光栅具有高衍射效率、低偏振敏感度和易制作的优势。所得结论可用于指导实际应用中透射式二元闪耀光栅的设计,可望在光栅型高光谱成像仪中得到应用。     

消偏振二维二元闪耀光栅设计（英文）

为减小成像光谱仪的偏振敏感度并提高其定量化探测精度,提出一种透射式消偏振二维二元闪耀光栅。它在两个正交方向上都具有周期性槽形单元,每个槽形单元包含7个子周期。每个子周期的介质占空比在两个方向上是独立的,可同时调制TE和TM偏振态的等效折射率,以此优化光栅偏振特性。本文将等效介质理论拓展到二维情况,设计了以熔石英为基底,工作波段为0.6～0.8μm的高衍射效率消偏振二维二元闪耀光栅。光栅两正交方向周期分别为3.31μm和0.473μm。仿真结果表明,在参考波长0.7μm处TE和TM偏振态衍射效率分别为79.5%和79.6%,0.6～0.8μm波段范围内TE和TM偏振态衍射效率均高于70%,偏振敏感度低于2.6%。与一维二元闪耀光栅相比,二维二元闪耀光栅具有高衍射效率、低偏振敏感度和易制作的优势。所得结论可用于指导实际应用中透射式二元闪耀光栅的设计,可望在光栅型高光谱成像仪中得到应用。     

正交二元位相光栅的减反射特性

根据二维矢量耦合波衍射理论，分析了正交二元位相光栅的衍射特性，发现在适当选取光栅参数时，其反射率可以减小到几乎为零，并且这种减反射特性与入射光的偏振态无关。     

双色量子阱红外探测器中的耦合光栅

在量子阱红外探测器（QWIP）上制备光栅的目的是对垂直入射的红外辐射进行有效耦合。从实验、测试和有关文献出发,探讨了影响其耦合效率的参数及参数的优化值。重点分析了双色QWIP的光栅设计问题,并从提高双色量子阱红外探测器光栅耦合效率和响应均匀性出发,介绍了一种新型交叉组合二维双周期结构光栅的设计方法;以一种具体AlGaAs／GaAs双色量子阱红外探测器为例,模拟了对应的交叉组合二维双周期结构光栅的几何参数和耦合强度,并与传统的二维双周期光栅结果对比,显示了新型双周期结构光栅在提高光耦合强度方面的优越性。     

基于谐振波导光栅的偏振选择广角光探测器(英文)

高性能偏振选择型光探测器是偏振检测系统中不可或缺的一部分。提出了一种由硅基谐振波导光栅和InP/InGaAs PIN光探测器混合集成的光探测器结构。利用严格耦合波分析方法设计了硅基谐振波导光栅结构,利用时域有限差分法优化了该混合集成光探测器的结构参数。数值仿真结果表明该光探测器在宽带范围内具有高量子效率、较大入射角容差及偏振选择性。该器件可以应用于偏振敏感系统中。     

Sinc切趾反射体布拉格光栅衍射特性分析

基于sinc切趾反射体布拉格光栅的谱合成技术是获得高功率谱合成输出的有效方法。考虑到入射单色平面波光束的偏振状态,采用传输矩阵法,分析了光栅参数对衍射效率、波长选择性和角度选择性的影响。计算结果表明,入射角度对不同偏振状态入射光束的衍射效率影响较大。sinc切趾反射体布拉格光栅的衍射效率近似由光栅厚度和折射率调制幅值的乘积决定,当折射率调制幅值与光栅厚度的乘积大于1.7028×10-6时,不同偏振态在小角度入射时的衍射效率高于99%。sinc切趾反射体布拉格光栅的波长选择性带宽和角度选择性带宽随折射率调制幅值的增加而增大,随衍射效率的增加而减小。通过优化光栅参数,利用sinc切趾体布拉格光栅可实现光谱间距低于200 pm的多光束谱合成。     

亚波长周期结构抗反射介质光栅的衍射特性

用严格耦合波理论(RCWA)计算了当折射率取一系列离散值时的二维亚波长周期结构介质光栅出现一级衍射透射波的周期值,进而利用最小二乘法拟合出临界周期点随折射率的变化规律;利用一维单台阶和多台阶光栅在TE、TM偏振状态以及二维单台阶圆柱状光栅和二维金字塔结构多台阶光栅进行验证,发现它们同样满足临界周期点的变化规律。结果证明,对于任意面形的亚波长周期结构介质光栅的一级衍射效率都有这一规律。     

8×16四位相光栅分光器优化设计

设计了二维多位相光栅分光器的位相结构,并根据周期性位相结构推导出位相光栅的二维分光公式,使用模拟退火优化算法对二维8×16四位相光栅分光器的位相结构进行了优化设计,得到了二维分光效率为70.03%、不均匀度仅为4.6×10-4的位相光栅。将优化计算得到的位相分布结果进行拆分,制作了光刻版,利用光刻版套刻制作了四位相光栅分光器样品,并搭建光路对样品的分光性能进行了测试,结果表明,多位相结构能显著提高光栅的分束效率和均匀性。     

优化啁啾光栅耦合系数分布改善其色散特性

在对线性啁啾光栅的反射率峰值和带宽进行计算的基础上,结合新定义的光栅色散统计二阶矩构造出一个较全面反映光栅特性的品质因数。通过比较得出一组最佳的品质因数调节参数,并用于对光栅耦合系数高斯分布形状和耦合长度进行优化,最终获得了最佳的色散特性。结果表明本文提出的方法是一种能有效地优化光栅结构的定量方法。     

3-μm中红外偏振无关且CMOS兼容的石墨烯调制器（英文）

文章提出了一种3-μm中红外波段偏振无关且CMOS兼容的石墨烯调制器,器件主要包括两部分:模式转换结构及石墨烯调制器。该调制器不仅满足于CMOS兼容的要求,而且能够实现基膜的偏振无关调制。仿真结果表明该调制器在2.95μm到3.05μm的中红外波段能够实现高于20 dB的消光比,TE和TM模式的插入损耗都低于1.3 dB,其偏振相关损耗低于1.09 dB。通过计算,当器件长度为420μm,能够获得高达9.47 GHz的3 dB带宽。