具有稳定封装结构的1.3μm InGaAsP行波半导体光放大器

报道一种具有稳定封装结构的1.3μm InGaAsP行波半导体光放大器。由于采用了末端带高折射率类球面微透镜的锥形光纤耦合头,单模光纤与光放大器芯片之间的耦合效率达3～4dB,光放大器的光纤-光纤净增益达12～15dB。由于耦合光纤的固定采用了脉冲YAG激光定位焊接和真空退火技术,这种行波半导体光放大器的稳定性大为提高。     

光纤耦合器的计算及制作

可调谐式光纤耦合器适用于要求改变耦合功率的光纤光路上。本文介绍这种耦合器的计算方法和制作方法。本计算方法基于弱波导场、耦合波理论。对于不同尺寸及折射率的光纤可以按这一方法算得耦合系数和耦合功率值。     

光致折变Taper光纤耦合器的耦合波分析

研究利用光纤中光致折变效应研制的光纤波导折射率沿轴向渐变的Ｔａｐｅｒ器件的模式耦合特性．在标量场近似下，用本地模表示的方法分析在阶梯折射率分布光纤和平方律折射率光纤的轴向折射率渐变过渡结构中传输的基模向反向散射模和高价模的耦合。对阶梯折射李光纤两种不同折射率Ｔａｒｅｒ结构的数值计算结果表明：在折射率变化相对缓慢情况下，这种折射率Ｔａｐｅｒ耦合器的基模反向散射和向高阶模的耦合都很小；基模能够自适应地调节以适应波导折射率的渐变，具有优良的传输性能．     

双包层光纤激光器的熔接型侧面耦合器

为了解决采用折射率匹配介质的光纤角度磨抛侧面耦合器中由于折射率匹配介质不能承受高功率密度的抽运光而分解,导致高功率抽运下侧面耦合器失效的问题,提出了采用CO2激光器制作熔接型侧面耦合器的新方法,并进行了实验验证,介绍了其实验装置和制作过程.由于熔接型侧面耦合器无需折射率匹配介质,因此能够承受很高的抽运光功率密度.在将该熔接型侧面耦合器用于高功率半导体激光器耦合实验中,获得的耦合功率达到7.2W,耦合效率优于70.5%.研究结果表明,所研制的熔接型侧面耦合器在侧面抽运的高功率双包层光纤激光器中具有很好的实用前景.     

星间激光通信发射终端耦合单元的研究

针对星间光通信系统的要求,采用一种新型的半导体激光耦合方案,用前后正交的非球面柱面透镜准直半导体激光束,再经渐变折射率(graduated refractive index,GR IN)自聚焦透镜聚焦,把光束耦合入单模光纤。就此耦合单元,对耦合效率随半导体激光器的位置偏离及角度偏移进行了研究,在光纤尾纤处测得了输出功率随驱动电流的变化关系,单模运行的半导体激光二极管经耦合后的出纤功率可以达到80mW。结果表明,耦合效率随位置偏离及角度偏移的变化灵敏度都不高,这可以满足星间光通信的要求。     

自聚焦平板波导透镜及其应用

介绍了一种新颖的自聚焦平板波导透镜(SPWL),利用几何光学方法分析了它的光学特性,得出其传输矩阵,并进行了特殊的结构设计.介绍了实际制备这种透镜的工艺过程,并给出了光纤输出光束经1/4节距的自聚焦平板波导透镜之后输出的近场和远场光斑图,测试结果表明自聚焦平板波导透镜输出近场光斑在x-z平面内束宽为1 153.3μm,与根据传输矩阵计算得出的束宽1 153.2 μm相符;最后介绍了自聚焦平板波导透镜的三种应用实例:LD阵列和光纤的耦合、SOA与单模光纤的耦合、光功率分束器和直波导阵列波导光栅.     

大型单模星形耦合器制造技术

一、引言用单模星形耦合器进行交换和分配信息的各种系统方案现正相继提出,如西柏林海茵利希·赫芝研究所修订了采用光交换技术实验方法的研究计划,在窄带业务和高速率数据业务的综合局部通信系统中采用单模星形耦合器进行光交换。单模星形耦合器的原理是以单模光纤作传输介质的LiNbO_3。光开关为依据的,但单模光纤星形耦合器的结构原理却不同于渐变型光纤星形耦合器。     

星间光通信发射终端激光耦合单元的设计及实验研究

激光耦合系统是星间光通信系统的重要组成部分。针对星间光通信系统的要求，本文采用一种新型的半导体激光耦合方案，用前后正交的非球面柱面透镜准直半导体激光束，再经渐变折射率（GRIN）自聚焦透镜聚焦耦合入单模光纤。就耦合效率随半导体激光器对光轴的偏离和对光轴角度的偏转进行了研究，发现耦合效率的变化灵敏度不高；同时，在光纤尾纤处测量了输出功率随驱动电流的变化关系，单模运行的半导体激光二极管经耦合后，出纤功率可以达到80mW，满足了星间光通信的要求。     

高精度六座标单模光纤耦合台

实现单模光纤与半导体激光器及其它有源和无源光波导器件之间的高效可靠的耦合,是当前发展我国单模光纤信息传输与处理以及光纤传感技术中急待解决的关键技术之一。为此我们研制出了高精度六座标单模光纤耦合台,并已成功的运用于单模光纤与     

高功率非对称泵浦耦合器理论研究

高功率非对称泵浦耦合器是高功率连续光纤激光器的关键无源光器件,它可以将多路泵浦光高效率地耦合进主光纤中,从而为光纤激光器提供所需的泵浦光功率,但已有双波导耦合理论并不能直接应用于该型耦合器的研究。为解决这一问题,在双波导定向耦合器的不完全耦合理论基础上,针对高功率泵浦耦合器非对称的特点,将其耦合系数和光功率方程组做了进一步推导,并进行了数值仿真,研究结果表明:两光纤中的光功率按照一定周期变化,当泵浦光纤的锥角在1~1.5之间时,可以获得97%以上的最佳耦合效率,且与其对应耦合长度的局部变化对耦合效率的影响较小。该研究结果对高功率非对称泵浦耦合器的设计及制作均具有指导意义。     

多孔耦合型太赫兹波导定向耦合器的设计

设计了一种结构紧凑、工作频带较宽、耦合平稳、高方向性的十字形多孔耦合的太赫兹波导定向耦合器。基于多孔耦合原理,利用HFSS软件对太赫兹波导定向耦合器进行了模型仿真和结构优化。仿真结果表明:在325~475 GHz带宽范围内,该多孔耦合太赫兹波导定向耦合器耦合度达到7.50.8 dB,隔离度达到30 dB,即方向性优于20 dB,各端口回波损耗小于-20 dB。通过对该波导定向耦合器进行高温高压模拟仿真,确定了使用负性光刻胶SU-8作为结构材料的可行性,提出应用MEMS工艺在硅衬底上进行加工,将牺牲层工艺应用到波导腔结构的制作中。利用光刻在直通波导和耦合波导公共宽壁上形成的十字形等间距排列耦合孔结构,可以实现较宽的带宽和良好的耦合平坦度。该方法提高了耦合孔尺寸和位置的精度,减小了反射损耗,为太赫兹波导结构的加工提供了新思路。     

基于GaAs/GaAlAs条形光波导的定向耦合器分析

运用基于级数展开法(SEM)的三维光束传播法(3D-SEM-BPM)分析了由GaAs/GaAlAs条形光波导构成的定向耦合器.获得了这种定向耦合器所承载的偶模及奇模电场分布,其耦合长度随波导间距的增加近似指数增长.模拟了光波在器件中的传输演变情况,用条形光波导的基模在给定定向耦合器的左通道激励,传输2.62mm之后模场转移至右通道,获得了交叉态(Cross State).另外,3D-SEM-BPM最终将BPM基本方程归结为一阶常微分方程组,方法简单;导出矩阵小,计算效率高.处理边界条件时,引入正切函数变换将无限平面映射成单位平面,避免了边界截断问题.     

Microstrip Spiral Directional Coupler

A new microwave directional coupler with a spiral-shaped construction is described. This coupler is named the spiral coupler and is formed by coiling two edge-coupled lines. Therefore, the size of the coupler can be greatly miniaturized. Furthermore, this coupler can achieve tight coupling much easier than the conventional coupler with edge-coupled lines on account of the multiconductor structure. The spiral couplers with a total length of a quarter-wave were fabricated on alumina ceramic substrates and resulted in 3.5-dB maximum conpling for a 40-mu m strip spacing. The size of the coupler was about one-sixth of the conventional one. The spiral coupler with a total length of three quarter-waves theoretically showed 2.5-dB coupling for a 95-mu m strip spacing on an alumina substrate. The achieved coupling is due to the skillful construction of the spiral. An experimental coupler fabricated on a Teflon substrate confirmed the usefulness of this approach.     

一种新型微波大功率双定向耦合器的设计

分析了现有微波大功率测量装置中定向耦合器的优缺点,提出了一种新型的用于测量微波大功率信号的双定向耦合器。该双定向耦合器可以同时测量传输信号和耦合信号,在小孔耦合的基础上利用耦合片实现信号的耦合。耦合片安装在耦合头内部,耦合头作为一个独立的装置可以根据波导的尺寸调整安装位置。通过调节耦合片与波导的距离,祸合系数可以在一定范围内调节。利用HFSS进行了全波电磁场仿真,在ISM频段利用BJ-26波导验证了设计。该双定向耦合器体积小,易于装配,特别适用于大功率、双向测量的场合。     

Tunable photonic crystal waveguide coupler with nematic liquid crystals

Photonic crystals (PCs) have great potential in applications for their ability to control lightwave propagation and the possibilities of implementing PC-based optical waveguide into waveguide coupler systems. In this letter, the novel tunable PC waveguide coupler based on nematic liquid crystals is proposed, and its coupling properties are numerically investigated by using the finite-difference time-domain method. The coupling length of PC waveguide couplers with liquid crystals is shorter than the coupling length of coupler without liquid crystals at the same input wavelength. The refractive indexes of liquid crystals can be changed by rotating the directors of liquid crystals. Then, we can control the direction of light propagation in PC waveguide coupler. These results may provide novel application of switching devices in optical circuits.     

基于表面等离子波耦合的流体波导光栅耦合器

提出了一种由金属光栅和流体光波导结构组成的,基于表面等离子波耦合的光栅耦合器。利用光栅的衍射效应,将金属光栅与介质分界面之间产生的表面等离子波耦合到流体光波导中,并且能够沿着流体光波导稳定地向前传播。通过采用基于有限时域差分算法的FDTD Solutions软件对光栅耦合器进行了参数优化及特性分析,通过优化使该结构在650 nm波长下的耦合效率达到56%。此外,由于该结构对TE偏振光和TM偏振光的选择比达到70∶1,因此具有偏振器的功能。同时由于TE偏振光耦合频谱的频带宽度仅为20 nm,该结构还具有窄带滤波的作用。此外,还研究了光栅结构参数、入射角以及流体折射率对耦合频谱的影响。     

硅基波导光栅耦合器与波导传输损耗的研究

对硅(Si)基波导光栅耦合器的设计与耦合性能进 行了研究。采用本征模展开法对光栅耦合器进行设计与 优化,通过实验测量了光栅的耦合性能,并对均匀光栅、自聚焦光栅和反射光栅等3种光栅 耦合器的耦合 性能进行了比较,耦合效率分别达到了达到47.86、56. 36和48.98%,自聚焦光栅可以有效改善光纤到 光纤的传输效果,耦合效率提高了8.5%。通过实验测量了基于耦合光 栅技术的Si基条形波导和槽型波导的 传输损耗,结果显示,条形波导和槽型波导的传输损耗分别为2.34d B/cm和6.31dB/mm。     

The Comparison Between the Graded Photonic Crystal Coupler and Various Couplers

The coupling between a dielectric waveguide and a photonic crystal waveguide is studied theoretically and experimentally. The coupling methods studied in this work include graded photonic crystal coupler, photonic crystal taper, waveguide taper, and parabolic mirror coupler. The properties of each coupler are discussed and compared.      

Milled-groove method for fiber-to-waveguide couplers

We report a simple milled-groove process integrated with a two-step ion-diffused waveguide fabrication for efficient coupling between single-mode fibers and integrated optical waveguides andY- branches. We demonstrate such a coupling technique using a) a multimode transition to single-mode waveguide coupler, and b) an integrated optical 3-dB branching waveguide coupler from a single-mode fiber to silver/sodium ion-enchanged waveguide components. The coupling loss was about 1-2 dB over a propagation length of 2 cm at an operating wavelength of 633 nm.     

小孔耦合型双通道太赫兹波导定向耦合器设计

提出了一种小孔耦合型双通道太赫兹波导定向耦合器,采用新颖的阶梯结构,将两个单通道耦合器结合,可在双通道内实现相同的耦合输出。研究结果表明,在180~260 GHz的频率范围内,该耦合器的耦合度为10 dB,输出最大误差小于1.6 dB,回波损耗大于25 dB,隔离度大于35 dB,相对带宽达到36%。与传统的太赫兹波导定向耦合器相比,该耦合器能够实现双通道的耦合输出,在太赫兹系统中可用于双通道的功率检测、功率合成与分配。