平面波导窄带干涉滤波方法的研究

基于多层膜干涉滤波的理论提出了一种在平面波导通道中进行干涉滤波的新方法,这种方法可以使窄带滤波器完全集成在波导通道中,实际上就是波导通道的一部分。根据这种方法优化设计了两种波导干涉滤波器单元器件,并且以27层开放式波导干涉滤波器双腔结构为例,计算了垂直入射时的输出光谱和单腔结构滤波后的场强分布。最后,分别分析了滤波器的波导膜的材料、厚度和信号入射角度对输出光谱的峰值透过率、通带半宽度、消光比以及有效区域的影响,提出了进一步优化的方向。这种在平面波导通道中直接进行窄带滤波的技术将在光通信、光传感和光信息处理等很多方面有广泛的应用。     

级联Y分支光波导的优化设计

设计了一种适于级联的Y分支结构。因光输入场不对称产生高阶模,且光输入区的畸变而产生的辐射场与导模之间容易发生干涉,这些因素导致Y分支输出不均匀。在输入波导后添加一段起模式过滤作用的窄波导结构,可以在对器件长度及损耗影响很小的情况下,有效滤除高阶模,减小干涉效应,改善器件输出的均匀性。使用该结构设计并优化的1×4分束器,在输入光波长为1.3μm、1.55μm时,器件均匀性可以分别达到0.0191dB和0.0214dB。     

B270-As_2S_8复合平面波导制备技术研究

为了制备As2S8波导,提出一种兼顾导波和光子作用的复合波导结构,叙述了B270-As2S8复合平面光波导的制备工艺。实验制备了复合平面光波导,采用双棱镜耦合的方法激励复合平面波导的导模,实现导模在波导中的传输,并且在复合平面波导上实现光阻断效应。结果表明该复合平面波导具有良好的传输特性,可应用于制备光开关等波导器件,具有一定的应用潜力。     

高偏振消光比铌酸锂波导调制器光路设计

设计了一种新的光路结构,用于提高LiNbO_3波导相位调制器的偏振消光比。光路特点是,在质子交换波导3dB功分器的输入端同基构造了Ti-LiNbO_3波导模式分离定向耦合的结构以实现TE导模与TM模分离,Y分支波导位置下沉以避免前向TM辐射模的窜扰。效果表现为,与保偏光纤端耦合寄生的TM辐射模得到了有效抑制,寄生的TM导模被定向疏散。1 550nm波长的BPM仿真运行表明,设计光路的偏振消光比达到87dB以上。     

压力作用于LiNbO3脊形波导的模场分析

为了实现基于光弹效应的光波导压力和加速度传感器,需要了解光弹波导中的模场变化。根据晶体的光弹效应理论,分析了在压力作用下M-Z结构LiNbO_3脊形波导中折射率的改变,采用三维FD-BPM法对光弹波导中的导模场进行仿真,并运用光波导的电磁理论对仿真结果进行分析。由仿真及分析结果得出:在压力的作用下,波导的折射率增加,波导中导模光场增大,并且波导对光波能量的约束作用增强。     

压力作用于LiNbO脊形波导的模场分析

为了实现基于光弹效应的光波导压力和加速度传感器,需要了解光弹波导中的模场变化。根据晶体的光弹效应理论,分析了在压力作用下M—Z结构LiNbO3脊形波导中折射率的改变,采用三维FD-BPM法对光弹波导中的导模场进行仿真,并运用光波导的电磁理论对仿真结果进行分析。由仿真及分析结果得出：在压力的作用下,波导的折射率增加,波导中导模光场增大,并且波导对光波能量的约束作用增强。     

磁流体动压密封的磁场发生器设计及性能研究

磁流体黏度可随外部磁场强度发生变化,故可将其作为非接触式机械密封端面的润滑介质,通过改变外部磁场强度来实现磁流体膜动压性能的控制。为提高磁流体动压机械密封的密封性能,设计一种磁场发生器,该磁场发生器可通过改变电流来调节磁流体膜的黏度,从而产生不同的动压,实现对流体膜动压效应的控制。采用数值分析的方法,对由动环、静环、磁流体膜及磁场发生器组成的导磁结构的磁场进行分析,获得导磁结构中磁力线、磁场强度、磁感应强度分布规律。研究发现,导磁结构中的磁力线几乎全部穿过密封环端面,该处的磁场强度达到最高水平;磁力线在垂直于密封端面方向上有一定的磁场梯度,且磁流体膜中的磁场强度与磁场发生器的电流强度成正比。     

开槽式相位锁定被导列阵CO_2激光器

提出一种实现CO2被导激光器列阵各波导元相位锁定的特殊方法。基于这种方法研制成的多列阵CO2波导激光器实现了各波导元之间相位完全锁定，并观察到远场的对称和反对称模场分布。与通常的空心桥脊结构的列阵相比，新构型具有结构简单和易于获得相位锁定的特点。该激光器列阵由射频激励，列阵胶体为一中空短形波导胶体，上、下波导壁即为两个金属电极板，相距2．4mm，胶长为38cm。在下波导壁面上开设3条相隔2．4mm的等间隔的平行凹槽，凹槽的宽度和深度分别是0．4mm和0.1mm，由于波导下壁刻槽的影响，即在短形波导的宽方向上造成3个周期分布的高损耗区，从而使得原来矩形波导模场分布，在宽方向上形成3个周期分布的增益区，即形成3个独立的子波导元，这些子波导元将是同相位锁定的。论文由理论描述了波导列阵腔中的模场分布形式和耦合方式，并由实验证实和观察到近场的3个光斑输出和远场的对称及反对称模场的光斑花样。     

开槽式相位锁定被导列阵CO2激光器

提出一种实现ＣＯ２被导激光器列阵各波导无了相位锁定的特殊方法，基于这种方法研制成的多列阵ＣＯ２波导激光器实现了各波导元之间相位完全锁定，并观察到远场的对称和反对称模场分布，与通常的空心桥脊结构的列阵相比，新构型具有结构简单和易于获得相位锁定的特点。     

波导类产品高效测量方法研究

针对波导类产品品种多、批量小、空间三维尺寸精度要求高以及测量效率低等问题,提出波导类产品空间三维尺寸测量的新方案。通过模拟波导类产品实际装配状态的方式,一次性测量波导法兰面之间X、Y、Z这3个维度的空间尺寸,并通过系列实验验证了该方法的高效性和测量准确性,在测量效率上远超传统的测量方法,可以广泛应用于不同接口和不同形状的波导类产品,具有推广应用的价值。     

Ka波段螺旋波纹波导回旋行波管线性理论研究

螺旋波纹波导的特殊结构使TE11和TE21相互耦合,其色散特性相对于圆波导发生了极大地改变,使电磁波能够在宽频带内与电子注耦合,因此需要对其色散特性进行研究。通过研究Ka波段螺旋波纹波导回旋行波管的冷腔色散特性,可知螺旋波纹波导非常适用于回旋行波管的高频结构。由电子运动方程出发,推导出了简化的螺旋波纹波导回旋行波管的注波互作用方程。     

多信道二维光子晶体滤波器

根据光波模在光子晶体线缺陷波导和环形谐振腔之间的耦合原理,在二维三角晶格光子晶体中设计了一款由线缺陷主波导、环形谐振腔、60°弯下载波导组成的多信道下载滤波器。利用平面波展开方法计算了完整光子晶体及线缺陷波导的能带结构;基于时域有限差分方法计算了各目标频率光信号在器件中的传输特性,分析了影响器件耦合效率的因素并对其进行了改进。分析表明:通过改变环形谐振腔内介质柱的半径可以调节光子晶体环形谐振腔的谐振频率,而改变线缺陷主波导与环形谐振腔之间耦合区域中介质柱的形状以及将直下载波导改换成60°弯下载波导可以提高线缺陷主波导、60°弯波导与环形谐振腔之间的耦合效率。计算结果显示:优化后的多信道二维光子晶体滤波器具备优良的选频功能,各目标频率光信号的透射率均达90%以上。与传统半导体介质材料器件相比,该器件体积较小,结构简单,易于大规模集成,很有应用前景。     

射频激励板条波导CO2激光器远场空间压缩单峰输出模式的研究

从研究射频激励板条波导CO₂激光器远场压窄单峰的理论成因出发,根据实验现象,通过理论分析和数值计算得出宽波导平平腔自再现模,这种自再现模式与无波导壁时不同,其近场具有复杂分布,理论分析表明求出这种模式的远场是压窄单峰强度分布,实验结果证实了这种模式的存在.     

一种新型基片集成脊波导结构的设计

为了解决基片集成波导带宽窄的局限性,设计了一种新型的基片集成脊波导(ridge substrate integrated waveguide, RSIW)结构。该结构在传统的基片集成脊波导基础上采用了不同介电常数的两层介质板,同时在其两侧还设置了两排周期性排列的空气孔。仿真结果表明:所设计结构的单模工作带宽达到10.88 GHz,相对带宽B达到了4.42,相比其他结构的单模工作带宽和相对带宽分别提高了57%和18.8%;该结构在整个通带范围内表现出了良好的传输特性,能够覆盖整个超宽带范围的应用。该设计为解决基片集成波导带宽窄的局限性以及实现紧凑型宽带互连提供了参考。     

基于拓扑单向波导的电磁诱导透明效应研究

为了研究电磁诱导透明效应在拓扑单向波导中的表现,设计了一种基于磁性光子晶体的耦合谐振腔波导。通过对谐振腔位置的调控实现了具有单向性质的电磁诱导透明效应,并利用有限时域差分仿真证明了电磁诱导透明效应在单向拓扑波导中的相关特性。该研究可为拓扑波导中实现光延迟、光开关等提供参考。     

Theoretical Research on Optofluidic Photonic Crystal Waveguide for Broadly Tunable and Ultra-Wideband Slow Light

Broadly tunable and ultra-wideband slow light was theoretically demonstrated in a line defected photonic crystal waveguide (PCW) by infiltrating fluid with suitable refractive index into the first row of air holes adjacent to the waveguide. Simulation results showed that the working wavelength of the flat slow light in the optimized optofluidic PCW could be tuned from 1542.5 nm to 1569 nm with nearly constant group index of 80. Namely, broadly tunable slow light could be realized with the ultra-wide bandwidth over 26.5 nm and the group index up to 80. These achievements could not only open the possibility for achieving many excellent optical devices based on slow light in PCW, but also highlight the versatility, flexibility, and tunability offered by optofluidic infiltration schemes.     

含悬臂波导的某数传天线有限元分析

文中以含悬臂波导的某数传天线为研究对象,在对外安装面固定的情况下,分别针对悬臂波导不固定、固定这两种工况进行了模态分析,并在相同的振动条件下,对该天线进行了有限元分析,分别获得了天线的应力云图和应力响应值。结果发现,数传天线在这两种工况下的模态响应与所受应力均有较大的差距,并通过了实验验证。这给后续选择最优结构提供了理论和试验依据。     

TM导模激励的对称型表面等离子体共振结构的研究

提出并研究了一种新的、可用TM导模激励的对称型表面等离子体共振结构,共振条件通过调节两金属薄膜之间的间隙来满足,提高了应用范围和使用灵活性。实验采用0．004AgNO3--0．996NaNO3混合盐制备了离子交换波导,金属膜为70nmAg膜,测试表明在两金属膜十分靠近时可以发生表面等离子体波的激发。