聚合物平面光波导器件的研究进展

聚合物平面光波导(PLC)器件以其低损耗、低成本、低功耗,以及制备工艺简单等优点,在光通信网络、微波光子学、传感监控等领域发挥着重要作用。文章梳理了近年来聚合物平面光波导器件的代表性工作,其中包括阵列波导光栅、可变光衰减器、光开关及其集成器件,讨论了聚合物平面光波导未来的发展方向。     

集成光波导传感器的研究进展

集成光波导传感器是光纤传感器的有利补允,以其灵敏度高、不受外部电磁场干扰等优点吸引了科研工作者的注意。阐述了集成光波导传感器的原理、种类、应用及研究进展。     

Si基微纳集成光波导的理论设计

提出了一种宽度从微米到亚微米、深亚微米、再到纳米级渐变的微纳集成结构光波导，并通过理论分析和模拟计算得到了基于Si基半导体材料的微纳集成光波导参数. 其制作工艺非常简单，插入损耗在1～2.5dB之间. 这种微纳集成光波导不但可解决芯径为10μm的单模光纤与纳米量级的光子晶体波导器件间的光对接、耦合和互连等难题，还可缩小光波导器件芯片的单元尺寸，有利于提高器件的集成度. 为光电子器件向纳米光子集成方向的发展提供了新途径，为新一代全光通信用微纳新原理光电子器件及功能集成的发展提供了新思路.     

Si基微纳集成光波导的理论设计

提出了一种宽度从微米到亚微米、深亚微米、再到纳米级渐变的微纳集成结构光波导,并通过理论分析和模拟计算得到了基于Si基半导体材料的微纳集成光波导参数.其制作工艺非常简单,插入损耗在1～2.5dB之间.这种微纳集成光波导不但可解决芯径为10μm的单模光纤与纳米量级的光子晶体波导器件间的光对接、耦合和互连等难题,还可缩小光波导器件芯片的单元尺寸,有利于提高器件的集成度.为光电子器件向纳米光子集成方向的发展提供了新途径,为新一代全光通信用微纳新原理光电子器件及功能集成的发展提供了新思路.     

Si基微纳集成光波导的理论设计

提出了一种宽度从微米到亚微米、深亚微米、再到纳米级渐变的微纳集成结构光波导,并通过理论分析和模拟计算得到了基于Si基半导体材料的微纳集成光波导参数.其制作工艺非常简单,插入损耗在1～2.5dB之间.这种微纳集成光波导不但可解决芯径为10μm的单模光纤与纳米量级的光子晶体波导器件间的光对接、耦合和互连等难题,还可缩小光波导器件芯片的单元尺寸,有利于提高器件的集成度.为光电子器件向纳米光子集成方向的发展提供了新途径,为新一代全光通信用微纳新原理光电子器件及功能集成的发展提供了新思路.     

有机聚合物光波导延迟线研制的新进展

由于孔径效应和孔径渡越时间的限制,传统的相控阵雷达难以在大扫描角下实现大瞬时带宽,有机聚合物光波导延迟线可解决这一问题。先介绍了有机聚合物光波导延迟线的原理和优点,接着综述了三种延迟线：利用聚酰亚胺制成的4位有机聚合物光波导延迟线,多层结构的有机聚合物光波导延迟线,开关选择的超长有机聚合物光波导延迟线。     

集成光波导电场传感器分段电极频率响应分析

为了研究集成光波导电场传感器分段电极的频率响应特性,采用时域有限差分法进行了数值计算,并在吉赫兹横电磁波室中对实际制作器件的频率响应特性进行了测试.结果表明,当分段数固定在10、电极总长度从42mm减小到12mm时,频率响应带宽从2.68GHz增加到5.91GHz;而当电极总长度保持为42mm、分段数从10增加到30时...     

离子交换玻璃光波导工艺与集成光学器件研究

针对目前国内集成光学技术的现状,对离子交换玻璃基集成光学技术进行了研究,目标是在建立起一个离子交换玻璃基集成光学制作平台,并在此基础上研制出低成本的光通信用光功分器.通过对玻璃基离子交换工艺进行的研究,包括电场辅助离子交换、电场辅助退火、K+离子掩膜工艺等,成功制备了具有低传输损耗和优良偏振相关损耗的掩埋式光波导;通过对基于Y分支器的光功分器结构的优化,成功研制了1×4、1×8、1×16、1×32的功分器,器件的主要性能指标已经"达到同类产品的国际水平".此外,还进行了新型光学器件制作方面的研究.     

Simple and spectrally-efficient design of high capacity hybrid WDM/TDM-PON with improved receiver sensitivity

A simple design of hybrid wavelength division multiplexed/time division multiplexed passive optical network （WDM/ TDM-PON） is demonstrated for the high capacity next generation access （NGA） network, having advantages of both WDM and TDM based PON techniques. A 10 Gbit/s differential quadrature phase shift keying （DQPSK） data signal is used at optical line terminal （OLT） for downstream, whereas a 2.5 Gbit/s inverse return-to-zero （IRZ） data signal with high extinction ratio is used for upstream signal by intensity re-modulation of downstream signal, no additional laser is used at optical network unit （ONU）. Simulation results verify that aggregated 100 Gbit/s downstream transmissions of 10 DQPSK channels and aggregated 25 Gbit/s upstream transmission of 10 IRZ channels, using spectrally-efficient 50 GHz channel spacing, can be successfully achieved over a distance of 20 km with less than 1 dB transmission power penalties and improved receiver sensitivity.     

谐振式集成光学陀螺三角波调制误差分析

在基于模拟三角波相位调制技术的谐振式集成光学陀螺(IORG)调制方案中,调制三角波参数受外界环境等变化而产生波动是陀螺输出误差的主要来源之一。给出了调制三角波参数与陀螺输出的特性关系;分析了调制三角波参数波动与陀螺标度因数的变化关系;仿真计算了调制三角波参数波动与陀螺输出非线性度的关系。搭建了IORG实验系统,通过采用精密高频波形产生器产生调制三角波,得到了1h零偏稳定性为0.69(°)/s,±500(°)/s动态范围内非线性度为0.96%的陀螺输出。实验验证了理论分析计算方法的正确性以及采用模拟三角波调制方法改善集成光学陀螺检测精度的可行性。     

星地激光通信中光学数字相干接收机的研究

光学数字相干接收技术在星地激光通信中具有广泛的应用前景。本文以窄线宽DFB激光器作为光源,采用自动频率控制环路,结合光学混频和数字信号处理技术,实现了最高速率为1.25 Gbps的相干光通信。实验结果表明,自动频率控制环路能够将信号光和本振光之间的频率差实时控制在10 Hz以内,光学混频器输出的I、Q两路信号相位差能够长时间稳定保持90°,基于FPGA的载波相位补偿技术能够有效修正自动频率控制环路的相位残差,在误码率为10-6条件下,该接收机的灵敏度优于每比特54个光子。     

基于聚合物多模干涉器的大容差相干光混频器

根据多模干涉器(MMI,multimode interferome ter)的自映像效应,设计了基于2×4MMI 的聚合物相干光混频器,优化光混频器结构参数;采用模式转换设计解 决多模波导的 自映像与单模波导模式失配的问题,从而进一步提高其性能。仿真结果表明,优化后的光混 频器其传输损耗 小于6.3dB,传输不均衡性小于1dB,相位误差小于1°,并且MMI长 度与宽度的设计容差分别达到40μm 和0.5μm。根据设计制备了聚合物光混频器,通过实验表征了此光 混频器的传输性能。在C波段下的测量 结果表明,其传输损耗小于10dB,不均衡性在0.5～1. 5dB之间,相位误差小于10°, 而达到这些性能的MMI长度与宽度的器件容差分别为25μm和0.5μm,均大于制备过程中0.1μm的工艺容差。测 量结果与理论模拟结果基本吻合。本文的聚合物光混频器成本低、容差高,对实现高集成度 相干接收机具有实际意义。     

Performance improvement of 60‐GHz wireless optical systems with reverse‐parallel hybrid modulation scheme

This paper improves the performance of 60‐GHz wireless optical system including radio over fibre (RoF) and radio over free space optics (RoFSO), based on novel reverse‐parallel (RP) hybrid modulation scheme. This scheme combines the chromatic dispersion compensation technique of parallel modulation with energy efficiency manipulation technique of reverse modulation. Superior functioning of RoFSO is provided with reverse modulation compared with normal modulation. Comparative investigations are performed by loading 60‐GHz RF signal with 2.5 and 10‐Gbps data and modulating it with both reverse and hybrid modulators. Hybrid modulation performed better with improved BER of 10^?23 at distance of 51 km for 2.5‐Gbps data compared with reverse modulation with BER of 10^?7.     

三维集成光分束器的研究进展

三维集成光分束器在保持二维集成光学器件的可靠性和结构稳定性的基础上,有效扩大了单个芯片上的通信信道数,增加了集成密度,缓和了二维平面结构输入输出困难等问题。文章对三维集成光分束器的研究进展进行了概述,详细介绍了已有的三维集成光分束器的结构及制作方法,并对其性能进行了比较。最后,展望了三维集成光分束器的应用前景。     

一种集成无线和有线信号的混合接入系统研究

为了满足不同高带宽业务的需求,提出一种同时传输有线和无线信号的混合接入网系统。在下行链路中,无线信号以相位调制格式在光载波上传输,有线信号以强度调制格式重调制在光载波上,在ONU(光网络单元)采用不同的解调方案进行解调接收;在上行链路中,通过载波重用技术再调制有线基带信号并将其传输至OLT(光线路终端),简化了系统的器件配置。利用光学软件Optisystem验证了系统的可靠性和有效性。仿真结果显示,无线链路信号和有线基带信号经过正交调制传输后,在用户端仍能得到较好效果的眼图,说明它们能被准确地接收。采用载波重用技术的上行基带信号也能被OLT准确地接收。     

折衍混合在长焦物镜中的应用研究

为了突破长焦物镜传统设计中的局限性,从衍射面的相位多项式出发,结合一般透镜的相位变换式,对折衍混合消像差理论进行了探讨。给出了仅使用1种材料FK1、2片型的长焦物镜系统设计结构,并将此设计结果与传统的5片型、5种材料的纯折射长焦物镜的光学性能进行了比较。结果表明,利用折衍混合能有效地校正长焦物镜的像差,极大地降低系统的重量和复杂程度,不失为长焦物镜设计的一条有效途径。     

集成双波导半导体光放大器小信号放大纵向特性

为了研究集成双波导半导体光放大器(ITG-SOA)小信号放大纵向特性,运用ITG-SOA静态分析模型进行了分析。结果表明,小信号放大时,ITG-SOA有源和无源波导间能够实现周期性光功率转移和完全的功率交换;与半导体光放大器中载流子浓度沿纵向单调下降明显不同,ITG-SOA有源波导中的载流子浓度沿纵向周期性摆动,且摆动幅度沿纵向逐渐加大;有源波导归一化层厚度、有效折射率和纵向传播常数等特性参量亦呈现出特有的纵向分布。这一结果对于深刻理解ITG-SOA小信号放大时的工作机理是有帮助的。     

混合集成电路金铝键合退化与控制研究动态

混合集成电路的两种金铝键合系统,有着不完全相同的两种退化模式。综述了相关的退化机理和控制方法的研究状况。金丝与芯片铝膜的Au/Al键合系统,是键合IMC、Kirkendall空洞导致其界面开裂失效;铝丝与厚膜金导体的Al/Au键合系统,除了界面开裂外,还存在键合根部因铝原子向IMC过度迁移而形成铝丝内部空洞导致铝丝断裂。采用铜丝代替金丝,可有效控制Au/Al键合系统的退化;采用过渡垫片或在金浆料中加入少量Pd,同时减少金导体膜厚度,可有效控制铝丝Al/Au键合系统的退化。