基于微环谐振器的超紧凑滤波器设计

为了提高硅基光子器件的集成度,文章设计了一种超紧凑微环谐振滤波器。根据光波导理论,推导出滤波器的传递函数,仿真得到滤波器的频谱特性。结果表明,微环半径为0.63μm,直波导宽度为0.25μm,环形波导宽度为0.3μm时,滤波器自由光谱范围为170 nm,插入损耗为1.5 dB,半峰全宽为5 nm,上述性能完全满足波分复用系统对滤波器的要求。     

聚合物微环谐振滤波器特性的研究

利用耦合模理论,计算了聚合物微环谐振滤波器的通路和下话路的传输函数,分析了耦合系数和损耗对传输函数的影响,并推导出了谐振滤波器的谐振波长、自由光谱范围、腔的品质因子、半峰全宽和精细度等特性参数,分析了不同的滤波器结构参数(如环形半径和有效折射率)对滤波特性的影响.     

飞秒激光蚀刻光纤微腔及其在光纤环衰荡腔中的应用

为了实现在光纤环衰荡腔(FLRD)系统中的微量气体液体传感,提出了利用飞秒激光微纳加工的方法加工微流体传感装置.利用800 nm的飞秒激光脉冲在普通980 nm,1550 nm的单模光纤上实现了直写光学微腔,微腔的宽度达到4 um,深度80 um.将在单模光纤刻蚀的光学微腔成功应用于光纤环衰荡腔系统之中.针对光纤环衰荡腔的系统装置,分析了该系统的探测原理,并对该系统应用于微流体吸收探测中所探测的衰荡时间、损耗及待测流体浓度的关系进行理论推导.利用此系统,实现了对微量流体浓度的吸收谱高灵敏度探测.     

基于狭缝波导的聚合物基微环折射率传感器研究

基于狭缝波导结构,设计了工作波长在890 nm的聚合物基微环。从折射率传感的角度详细分析了狭缝波导的模场特性。分析了波导高度、宽度及狭缝宽度对灵敏度的影响。传统的狭缝波导具有较高的弯曲损耗,这会影响微环谐振器的品质因子Q以及消光比。设计了非对称的狭缝结构,保证波导模式位于波导中央传输,降低弯曲损耗。为了条形波导与狭缝波导更好的耦合,设计了基于多模干涉结构的条形-狭缝波导模式转换器。仿真表明设计的微环谐振器的传感灵敏度达到109 nm/RIU。     

基于腔衰荡光谱技术的三参量同时测量光纤微腔传感器

提出并实现了一种基于腔衰荡光谱(CRDS)技术的三参量同时测量的光纤微腔传感器。利用高频CO2激光脉冲技术在1 060nm单模光纤(SMF)上直接刻蚀光学微腔,并将其作为传感单元接入到光纤环谐振腔中,通过测量脉冲激光衰荡时间实现了对温度、折射率和应变3个不同参数的同时传感测量。整个传感器系统采用光时分复用(OTDM)技术,3个带有光纤微腔传感单元的光纤衰荡腔并联连接,共用一个光源和探测器,在3路光纤环中引入不同的相位调制项,使其输出的衰荡信号在时域上有效的分开,从而达到三参量传感的目的。传感器结构合理,可操作性强,后期数据处理工作简单易行,实验结果重复性良好。在此基础之上,可以将此传感器结构推广到四参量,甚至更多参量的传感器系统中。     

基于环腔光纤激光器的气体检测方法

基于内腔光纤激光器原理设计了气体检测系统,可以检测气室中待测气体的种类和浓度.在分析气体检测系统的基本构成原理基础上,以乙炔气体为例,进行了气体测试实验,并就检测灵敏度、浓度检测精度两方面分析和计算了该检测系统的性能.结果表明,基于内腔光纤激光器原理的气体检测系统重复性小于0.07,气体检测的灵敏度小于0.03%,气体检测的精度不小于0.17%.     

基于游标干涉的新型高灵敏度微环传感器

设计并分析了一种基于游标效应的光学传感器.采用截面尺寸为220 nm×500 nm的SOI矩形波导来进行分析.传感器的灵敏度为4.5×104 nm/RIU,探测极限低于10-4RIU.该传感器最重要的优点是,即使器件有很高的传输损耗和低的Q因子,仍有很高的灵敏度和低的探测极限.分析了热光效应对基于游标效应传感器的影响.分析结果也同样适用于其他基于游标效应的传感器.     

基于光学微环的化学传感器

以SiN为材料,采用与CMOS工艺相兼容的技术,制备了波导宽度为1μm,半径为400μm的SiN光学微环。经测量,其品质因数(Q值)高达20 000,自由光谱范围(FSR)为0.5 nm。提出了采用光学微环传感器、单波长光源和光功率计对待测物进行测量的方案。实验证明,该方案与传统的采用光谱仪测量谐振峰值漂移的方法相比,可以取得更高的系统探测灵敏度。最后,利用微环传感器对葡萄糖溶液浓度进行测量,灵敏度高达10-4折射率单元(RIU),证明了该传感器可以应用于溶液检测领域。     

监测麻醉剂的微气体传感器

制作了硅衬底SnO_2薄膜气体传感器用于监测麻醉剂,如forane,安氟醚,氟烷和乙醚.这些都是医院手术室常用的.SnO_2敏感膜通过旋涂溶于二甲笨中的Sn(Ⅱ)—二乙酸乙酯然后热处理来沉积在硅上.硅膜上有一个扩散电阻加热器和一个用作温度敏感和控制的P—     

新型高频CO_2脉冲激光写制光纤微腔传感器

运用高频二氧化碳脉冲激光器完成光纤微腔的写制工作,在光纤的两个不同的位置写入两个微腔,使包层的模式被激发然后再耦合回纤芯模式而发生干涉。利用在干涉中的光程差受介质有效折射率的影响这一原理,制成了液体折射率的传感器。     

基于半导体微环谐振器的光滤波器设计方法

提出了一种完整的基于微环谐振器的光学滤波器的系统设计方法。使用该方法可以从一定滤波特性参数出发,计算得到每个环之间的耦合系数,再根据耦合系数和器件尺寸的关系得到具体的器件尺寸,从而实现光学滤波器从性能特性到器件尺寸设计的一整套完整的解决方案。并在此基础上利用感应耦合等离子体(ICP)干法刻蚀技术和聚酰亚胺介质平坦化工艺制作了双环光滤波器,对该设计方法进行了初步的实验验证,使用扫描电子显微镜和原子力显微镜等多种测试方法证实,制作的光波导具有很好的性能,测试了其梳状滤波特性。     

基于微环辅助的M-Z温度传感器

针对普通马赫-曾德尔(M-Z)滤波器为了获得良好的滤波性能需要mm量级的臂长差的问题,文章提出了一种基于微环辅助M-Z滤波原理的温度传感器,其具有μm量级的尺寸。在M-Z滤波器的一个臂上耦合一个液体微环腔,利用微流控技术将一些温敏液体注入腔内,通过分析传感器的输出光谱,可以检测到温度的变化。实验结果表明,该传感器具有良好的滤波性能及温度分辨能力,消光比>10 dB,3 dB带宽<1 nm,温度检测分辨率可达到0.1℃。此外,通过改变微环中液体的种类,可以调节传感器的温度检测范围。     

基于新型谐振器的超宽带带通滤波器

采用两个新型四阶阶梯阻抗谐振器设计出一种新型超宽带带通滤波器,四个1/4波长的耦合线被平行放置于输入输出端,起到增加耦合强度的作用,三个谐振频率被调整在超宽带带宽(3.1 GHz～10.6 GHz)内。通过优化后,该滤波器在通带内具有五个传输极点,频带宽度在3.6 GHz～10.5 GHz,通带内回波损耗优于15 dB,最小插入损耗为0.6 dB,满足超宽带的传输要求。仿真结果显示,文中设计的滤波器具有小型化、低插入损耗和较好的带外特性等优点。     

全光纤串联双环谐振器的滤波特性研究

基于传输矩阵法,分析了串联双环谐振滤波器传输特性,推导出了通路和下话路的传输函数表达式及最佳耦合条件。在忽略损耗情况下,计算分析了耦合系数和微环半径对滤波特性的影响,并进行了参数优化。计算结果表明:当串联双环半径分别为40μm和50μm、微环与直波导耦合系数为0.2时,滤波器的自由光谱范围能够达到22 nm且3 dB带宽仅为0.27 nm,从而能够实现在50 GHZ间隔的密集波分复用系统中仅对某一特定波长进行滤波。     

一种新型开路环谐振带通滤波器

利用开路环终端的内部电容耦合效应,提出一种结构紧凑,具有小型化和良好的二阶和三阶谐波抑制能力的开路环谐振器窄带带通滤波器.分析了开路环终端电容内部耦合结构变化对带通滤波器谐波抑制特性的影响,并利用上述结构仿真和设计了一个中心频率为1.5 GHz的带通滤波器,模拟结果与实验结果吻合良好,验证了滤波器的设计思想.     

一种利用环形双模谐振器实现的带阻滤波器

提出了一种利用双模环形谐振器实现的带阻滤波器。该滤波器由一个对称的双模环形谐振器以及一段四分之一波长的平行耦合线组成。借助于在普通环形谐振器的两个相对边上添加一对小贴片,环形谐振器的两个简并谐振模式可以被可控的分离,从而可以构成带阻滤波器的工作频带。平行耦合线的作用是为了对双模谐振器进行馈电,同时也被用做两端口间的阻抗变换器。在理论分析之后,利用平面PCB工艺设计制作了滤波器样品,并对其进行了测量,进一步证明这种设计的有效性。     

基于四模谐振器的新型双通带滤波器设计

提出了一种新型的四模谐振器,并在此基础上设计了一款双通带滤波器。利用奇偶模分析法进行理论分析,采用共面波导异面馈电方式,使四模谐振器中的每两个谐振频率耦合,分别形成滤波器的低通带与高通带。通过射频仿真软件HFSS 研究滤波器主要结构参数对性能的影响并进行优化,对滤波器进行加工制作及测试。测试结果表明双通带滤波器的中心频率分别为2 GHz 和5.4 GHz, 3 dB 相对带宽分别为11.9%和17%,电路尺寸为0.11λg ×0.1λg。所设计的双通带滤波器具有结构新颖、通带宽、尺寸小的特点。     

一种基于正方环形谐振器的新型宽带带通滤波器

本文设计了一种紧凑型、宽通带、宽阻带的微带带通滤波器。该滤波器的设计是基于带有两个开路调节支节的正方谐振环。基于紧凑性的考虑,改变了传统方环谐振滤波器的馈电点和开路调节支节的位置,以便对谐振环进行折叠处理。这种改变并不影响谐振环的奇偶模特性。在输入和输出端口,通过两个叉指耦合结构对滤波器进行馈电,这种馈电方式增加了滤波器阻带的带宽和抑制度。滤波器的中心频率为4GHz,相对带宽为45％,通带内的回波损耗小于-12dB,群时延小于0．8ns,1-2．9GHz阻带抑制度大于12dB,5．3～7GHz阻带抑制度大于18dB。     

基于T 型谐振器的新型可重构滤波器的设计

基于T 型谐振器结构,设计了一款新型小型化可重构滤波器。它可以通过开/ 关射频开关,实现三种滤波器的重新配置。这三种模式分别为带阻滤波器(BSF)、宽阻带带阻滤波器(WB鄄BSF)和双模带通滤波器(DB-BPF)。设计并制造了一款小型可重构滤波器实物(εr =2.65,h =1 mm)。其中,带阻滤波器的阻带中心频率为3.89 GHz,-3 dB相对带宽为90.9% (2.12 - 5.65 GHz);宽带带阻滤波器的阻带中心频率为3.54 GHz,-3 dB 相对带宽为137.85%(1.1～5.98 GHz);双模带通滤波器的两个通带中心频率分别为1.53 GHz 和6.89 GHz,-3 dB 相对带宽分别为17. 6%(1.4～1.67 GHz)和1.16% (6.85～6.93 GHz),两通带之间回波损耗优于15 dB。实物测试结果与仿真结果基本一致。