耦合间距对绝缘体上硅微环谐振腔的性能影响

运用微机电系统(MEMS)工艺制备了不同耦合间距的微环谐振腔,针对耦合间距对耦合系数、谐振深度的影响,进行了理论分析与仿真,并对结构进行耦合实验测试。测试结果表明,随着微环耦合间距的增加,耦合系数减小,谐振深度变浅,这与理论仿真一致。实际计算了相应的耦合效率、3dB带宽及品质因数,随着耦合间距增大,耦合效率降低,3dB带宽也随之变窄,微环谐振腔的品质因数逐渐提高。研究结果为微环谐振腔的进一步优化设计及其在相关领域中的研究与应用提供了依据。     

超小绝缘硅微环陷波滤波器特性分析

设计了基于SOI结构的超小微环陷波滤波器,该滤波器便于集成且可实现深度陷波。根据对全通结构微环谐振腔的传输特性分析得知,为得到好的陷波特性就必须增加波导间的耦合强度。在相同半径的全通微环谐振环结构中,耦合系数主要与3个参数(波导宽度、间距以及耦合区域的长度)有关。通过理论计算及仿真分析,对以上3个参数对陷波滤波器输出光谱响应的影响进行了讨论。实验结果表明,陷波滤波器越接近临界耦合条件(r=a)时,消光比越高。此时,消光比达36 dB以上,滤波器的FSR约为72 nm。     

基于SOI的高Q微环谐振腔的研究

利用时域有限差分法,对基于绝缘体上硅(SOD的微环谐振腔的微环波导宽度对传输性能、Q值的影响进行了理论分析与仿真.研究结果表明,单模条件下,波导越宽,Q值越大.仿真优化结果表明微环半径为10μm、微环波导宽度为600 nm时,1.55 μm附近的谐振峰的消光比为18.2 dB,计算出Q值约为2.2×105.进一步研究了微环与直波导间距、平板高度对Q值的影响.耦合间距增大时,由于耦合效率降低,Q值则逐渐提高;随着平板区厚度的减小,辐射损耗会越小,因此Q值增大.研究结果为微环谐振腔的进一步优化和设计提供了参考.     

制备高Q值的光波导谐振腔的关键技术研究

品质因数Q是光学谐振腔具备的非常重要的参数,尺寸较大的谐振腔虽然每圈的损耗更大,但是它却拥有更高的Q值。针对此问题,从光子寿命方面对谐振腔的结构进行了相应的建模分析和仿真,然后提出引入等效单位传输损耗对谐振腔的腔长和品质因数的关系进行了理论上的分析并进行了仿真,通过硅基微纳加工技术加工了四种腔长分别为3.1ｃｍ,9.5ｃｍ,12.6ｃｍ,18.8ｃｍ的光波导谐振腔,保持其耦合系数不变时的测试结果为:谐振腔的传输损耗随着腔长的增加而降低,品质因数Q增大,测试结果与理论值一致,该结论为制备更高品质因数的光波导谐振腔提供一种新的研究思路。     

平坦通带高频纵向耦合谐振滤波器的研制

应用耦合膜理论,重点研究了纵向耦合谐振滤波器耦合换能器与输入/输出换能器间距对纵向耦合谐振滤波器通带波纹的影响,探讨了制作纵向耦合谐振滤波器中金属铝的干法刻蚀工艺。基于理论模拟得出的结论,文中给出了中心频率为900MHz纵向耦合谐振滤波器频率响应的计算模拟结果和实验测试数据。测得1dB带宽25.9MHz,3dB带宽28.7MHz,阻带抑制达到50dB,插入损耗3.85dB,通带波纹小于0.7dB。实验结果与理论分析相吻合。     

一种窄带高消光比的可调谐聚合物微环谐振器的仿真分析

基于耦合模理论、微环谐振理论和电光调制理论, 提出了一种可由电光调谐并带有两段U 型波导的微环谐振器,通过仿真结果讨论了输出光谱、U型波导长度和耦合系数等参数的变 化关 系。仿真结果证明,相比较于其他报道过的带有U型波导的微环谐振器,本文所提出的微环 谐振器 在耦合系数取0.1时,实现了60dB以上的极高 消光和极窄的带宽,同时自由光谱范围(FSR)可 达到56nm。通过改变加载在微环和U型波导上的电压,可以分别实现 波长和消光比的调谐。     

高品质因子聚合物可重构微环谐振腔滤波器

以聚合物ZPU-44和聚砜(PSU,polysulfone risi n)分别作为波导包层和芯层材料,采用倒脊形波导结构,设计并 优化了聚合物可重构微环谐振腔滤波器的波导截面参数、弯曲半径、耦合区波导长度和间距 以及调谐电极 等结构参数,分析了其谐振滤波特性。采用传统的微加工工艺制备了聚合物可重构微环谐振 腔滤波器并进 行了测试。结果表明,其在通信波段1550nm附 近的自由光谱范围(FSR)为0.15nm,3dB带宽约为0.0235nm, 品质因子Q达6.60×10⁴,在0~ 4V电压范围内实现了0.5~12.95dB消光比的调谐,且 谐振波长调谐一 个FSR的电压为4.75V,与理论设计基本 相 符。本文的聚合物可重构微环谐振腔滤波器可用于集成波导可调谐光延时线和可调谐滤波。     

基于微环谐振腔的耦合谐振光波导反射镜

研究了一种基于微环谐振腔的耦合共振光波导反射镜.基于耦合模理论,对这种新型波导反射镜的反射光谱进行了数值分析,详细讨论了直波导与微环谐振腔之间的耦合系数和相邻微环谐振腔之间的耦合系数对反射光谱的影响.计算结果表明这种反射镜的反射光谱存在多峰结构,在弱耦合的情况下可以实现波长选择性反射滤波,并且发现在这种波导反射镜中存在类似于原子系统中电磁诱导透明现象的耦合共振诱导透明现象.     

平面环形谐振腔的腔长对品质因数的增强效应研究

品质因数Q是光学谐振腔的重要参数,大尺寸的平面环形谐振腔有着更大的单圈损耗,却具有更高的品质因数Q,针对这个问题从光子寿命的角度对环形谐振腔耦合结构进行了建模分析与仿真,提出了用等效单位传输损耗参数来表征谐振腔的腔长与品质因数之间的关系,设计、加工了不同腔长Ｌ(3.1ｃｍ,９.５ ｃｍ,12.6ｃｍ,18.8ｃｍ)的氧化硅光波导环形谐振腔,其中谐振腔的耦合系数保持不变。测试结果显示:随着谐振腔的腔长增加,谐振腔的等效单位传输损耗降低,品质因数Q增大,与仿真结果相符,该结论为高Q值光波导谐振腔的研究提供了一种新的途径。     

新型的可调谐微环谐振器的设计

为了改进微机电系统中的传感器应用范围和特性参数,采用微纳光纤制作了环形谐振腔结构,设计的结构具有尺寸小、损耗低,品质因素高等优点。理论上分析了微纳光纤的光传输模式特性,通过电场的传数矩阵推导了谐振腔中的速度变化与光强变化间的关系,得到了加速度作用下微环谐振腔的谐振波长、周长、有效折射率的变化值间的函数关系。仿真结果分析表明:设计的微环波导电场波动明显,耦合效率较好;光谱强度和3 dB带宽变化较小,Q值达到104;在质量块每增加10 g时,输出光谱图约向右漂移3 nm;加速度与谐振波长漂移量基本呈线性关系,可以通过谐振波长的漂移量来实现对加速度的测量。研究结果能够为全光网络和微机电系统提供实现多种功能的光波导器件。     

压电换能器电调介质滤波器的设计与实现

为了解决变容管电调窄带滤波器的插入损耗大和承受功率小的问题,研究了用压电换能器作电调元件的电调介质滤波器.分析了压电换能器调谐介质谐振器的机理,讨论了耦合系数和外部Q值的控制方法,仿真结果表明耦合系数和外部Q值随调谐频率的变化较小.采用HFSS软件设计和优化了两级电调介质滤波器的结构,并用高Q值的介质谐振器制作了两级电调介质滤波器.根据ANSYS软件的分析结果,提出了提高电调率的有效措施.当控制电压为0~50V时,滤波器的中心频率调谐范围为4.155~4.205GHz,3dB带宽为37~40MHz.     

可切换带宽的可调频率带通滤波器设计

提出了一种可切换固定带宽的可调频率带通滤波器新结构,且实现了在带宽切换前后都能保持固定带宽的特性。基于谐振线间的耦合系数提取算法,参考滤波器综合理论,设计并加工了工作频段为1.3～1.45 GHz的开环微带谐振可切换带宽的可调频率带通滤波器。测试结果表明,在整个工作频段内,3 dB 带宽在切换前后分别为120 MHz、100 MHz 和80 MHz,对应的插入损耗各是-2.9 dB、-2.4 dB、-2.6 dB,测试结果与仿真结果吻合良好。该滤波器具有结构简单、加工难度低、体积小、馈电控制简单等优点。     

一种超宽带宽边耦合微带定向耦合器

提出了一种新颖的超宽带宽边耦合微带定向耦合器,相比窄边耦合结构,宽边耦合增加了耦合面积,可实现宽频的3 dB紧耦合.同时,为进一步拓展耦合器工作带宽,该文采用渐变耦合结构替代传统的矩形耦合结构.通过HFSS仿真验证,此定向耦合器在2～6 GHz频带内插入损耗小于0.9dB,输入端口回波损耗大于20 dB,端口隔离度大于21 dB.     

梯形结构高功率扩展互作用速调管

对平面梯形结构多间隙谐振腔的模式分布、特性阻抗、耦合系数以及工作稳定性进行了研究.在此基础上给出了W波段高峰值功率扩展互作用速调管高频互作用系统设计,并采用三维粒子模拟(PIC)技术对电子的速度调制、群聚及其与高频场的相互作用和能量转换等物理过程进行了研究,定量给出了放大器的功率、带宽、效率以及增益等关键技术指标.PIC结果显示:在中心频率94.52 GHz以及电压16 k V、电流0.6 A的电子注参数下,最大输出功率达到1.8 k W,相应的增益和电子效率分别为47.7 d B和19.4%;扫频结果显示瞬时3 d B带宽为210 MHz.     

A two-pole tunable filter with constant fractional-bandwidth characteristics

In this paper, a tunable filter with constant fractional bandwidth is designed and fabricated on ε_r = 2.2, h = 0.508 mm duroid substrates. A new mixed electrical and magnetic coupling scheme is introduced by this structure to achieve an overall constant coupling coefficient during the tuning range, which can meet the requirement of constant fractional bandwidth. A detailed analysis on the external quality (Q_ext) and coupling coefficient is presented. Two-chip capacitors (C_M = 1 pF), using radio frequency (RF) and microwave capacitors, were used to enhance Q_ext. The Q_ext (22 ± 3) shows a relatively small variation over the entire tuning range. The tunable constant fractional-bandwidth filter shows a tuning range of 1.28–1.86 GHz, a 3-dB bandwidth of 5.3 ± 0.6% and an insertion loss of 5.11–2.69 dB. The measured and simulation results are in a good agreement.     

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。     

背腔式缝隙天线混合方法降耦研究

运用混合降耦方法,提出了一种简单但高效率的减小背腔式缝隙天线耦合的结构,通过放置两对称寄生单元和去介质的降耦方法,经点频优化,与无附加结构的天线相比,在反射系数小于-10dB 的1. 7% 带宽范围内(中心频率为12GHz)互耦降低了9. 7dB,天线的方向图得到了改善,端射方向的能量减小。在点频优化的基础上,通过带宽内的优化进一步改善了耦合性能,在反射系数小于-10dB 的2. 2%带宽范围内互耦降低了11. 5dB。该降耦方法结构简单、成本低、易加工。     

半导体环形激光器的输出耦合及阈值增益分析

通过三维光波导的模式耦合理论分析了半导体环形激光器(SRL)与直波导的耦合系数,用耦合系数的解析表达式结合SRL自再现条件分析了SRL各参数对阈值增益的影响.分析结果表明,耦合系数随波导宽度和厚度、波导间距的增大而减小,随SRL半径的增大而增大;阈值增益随波导宽度和厚度、波导间距的增大而增大,随SRL半径的增大而减小.     

多注双间隙耦合腔电子电导计算与模拟

该文基于空间电荷波理论模型,推导出多注双间隙耦合腔电子电导的单模理论和多模理论计算公式。比较结果显示对于双间隙耦合腔,单模理论计算结果足够准确。由粒子模拟结果与计算结果的一致证明了计算结果的正确性。最后使用粒子模拟研究了电压调制系数和聚焦磁场对电子电导的影响。结果显示当电压调制系数小于0.1并且聚焦磁场大于1.5倍布里渊磁场时,小信号理论计算的电子电导是准确的。     

硅基光栅耦合封装结构的优化设计

为了提高硅基光栅耦合封装结构的耦合效率、增大容差范围,对光栅耦合的结构特性进行了理论分析,并采用时域有限差分法完成了仿真验证,在不改变光栅参量的基础上,对光栅耦合封装结构进行了改进,仿真建立了一款光栅上方和光纤端面分别增加透镜的优化结构,研究了影响耦合效率的因素。结果表明,增加透镜后,耦合效率有所增加,角度容差和带宽都有一定的优化;在衬底增加反射镜后,对波长1550nm的光耦合效率提高至73.809%。该研究结果可为光栅耦合的封装结构设计提供参考依据。