硅基二氧化硅单模单偏振光波导的设计

在不增加工艺难度的前提下,利用硅基二氧化硅光波导的双折射效应并结合有效折射率方法, 设计了一种新型单模单偏振波导, 使得两个正交偏振模式中的TM 模式被截止, TE 模式可以通过. 利用三维有限差分光束传输法(3D -BPM ) 进行数值模拟,结果显示,对于TM 模式消光比可高达到50dB 以上.此种结构的光波导可以直接制作偏振器, 同时还易与其他波导器件集成.     

保偏SiO_2光波导环形谐振腔温度特性研究

利用低压化学气相淀积(LPCVD)技术研制了Si基SiO2保偏光波导环形谐振腔,通过测试不同温度下的谐振曲线,得到了谐振腔双折射率差温度系数,进而利用琼斯矩阵法建立了谐振腔温度特性分析模型,分析了温度波动对谐振腔两个偏振态输出谐振曲线的影响。分析表明,研制的Si基SiO2保偏光波导环形谐振腔芯片具有较好的温度特性,能在较大温度范围内避免温度波动带来的两个偏振态谐振谷的重叠现象。     

椭圆孔正方形点阵单偏振单模光子晶体光纤的设计

设计了一种椭圆空气孔正方形点阵单偏振单模光子晶体光纤,并以聚甲基丙烯酸甲酯为基材,利用基于棱边/节点混合元的全矢量有限元法对该光纤进行了数值模拟。结果发现,其偏振模场、快轴模和慢轴模截止波长完全依赖于光纤的结构参数;通过优化光纤的结构参数,发现该光纤传输基模的一个偏振态（慢轴模）在0.62μm至0.70μm可见光波长范围内;若调整该光纤结构具有9圈椭圆空气孔时,其偏振模约束损耗在波长0.65μm处可以降至0.13dB/m。该聚合物基低损耗单偏振单模光子晶体光纤可以有效消除传统保偏光纤固有的偏振串扰和偏振模色散。     

硅基二氧化硅波导的双折射效应补偿理论分析

使用有限元方法分析了硅基二氧化硅波导的两种偏振补偿方法的可行性.结果表明采用应力释放槽和调节上包层热膨胀系数都可改善波导的偏振相关性.采用应力释放槽可以释放波导中的由于硅衬底与二氧化硅热膨胀系数失配造成的压应力,可以影响芯区附近的应力分布,但是只有释放槽的深度达到一定值时才能改善波导的偏振相关性,增大槽的宽度也在一定程度改善偏振相关性,但效果较差.调节波导上包层的热膨胀系数可以很好的解决波导的偏振相关问题,而调节波导的其它层的热膨胀系数对波导的偏振相关作用较小.     

Design of single-mode step-tapered waveguide sections

Single-mode step-tapered waveguide sections are analyzed in an effort to determine how the various device parameters, specifically, taper function, mask spot size, and taper length, affect power loss. The results indicate that 1) for short to medium length tapers, linear tapers exhibit the lowest loss, whereas for long tapers, all of the taper functions exhibit essentially the same loss; 2) for single-mode transitions with waveguide widths in the range2-15 mum, the loss in a step-tapered waveguide section can be nearly minimized as long as the mask spot size is chosen such that there are at least 20-25 steps in the taper; and 3) the length of a given taper for minimum power loss is strongly influenced by the asymmetry of the waveguide structure.     

硅基二氧化硅波导的应力和偏振相关性的数值分析

使用有限元方法分析了硅基二氧化硅光波导的应力分布,结果表明波导主要受横向压应力影响,而且应力主要集中在芯区和包层的界面附近.根据波导的应力分布,得出波导的折射率分布,并使用ADI全矢量方法求解出波导的模式折射率.比较考虑应力和未考虑应力的波导模式折射率可以得出:波导的双折射效应主要是由于波导应力引起的,阵列波导光栅的偏振相关与中心波长的漂移是受阵列波导的应力分布的影响.     

Design of a single-mode tapered waveguide for low-losschip-to-fiber coupling

The novel waveguide structures described in this paper have nonlinearly tapered shapes that result in low radiation losses despite their relatively short lengths. The core at the waveguide endface connected with the fiber has a very small cross section and an expanded mode field with a non-Gaussian shape. The taper structures are analyzed by using an improved step-transition method. This method is a based on the theory of enclosing a waveguide within electrical walls and that can therefore treat the radiation modes in a tapered waveguide as discrete mode spectra. Analyzing the relationships between the lengths and shapes of the tapers and the radiation loss due to the tapers show that appropriately tapered semiconductor waveguides operating at an optical wavelength of 1.55 μm and having a taper length of less than 0.7 mm can have a radiation loss of only 0.1 dB and a coupling loss with a conventional single-mode fiber of less than 0.5 dB     

偏振不灵敏硅基二氧化硅阵列波导光栅设计

以深刻蚀和热氧化工艺为基础,提出了一种新的阵列波导光栅(AWG)制备技术.这一工艺可使AWG中的波导侧向留有一硅层.采用有限元法和有限差分束传播法分别计算了存在这一硅层时的波导应力分布和有效折射率.结果表明由于这一侧向硅层的存在,使AWG中波导在水平和垂直方向的应力趋于一致,AWG的偏振相关波长明显减小.     

偏振不灵敏硅基二氧化硅阵列波导光栅设计

以深刻蚀和热氧化工艺为基础,提出了一种新的阵列波导光栅(AWG)制备技术.这一工艺可使AWG中的波导侧向留有一硅层.采用有限元法和有限差分束传播法分别计算了存在这一硅层时的波导应力分布和有效折射率.结果表明由于这一侧向硅层的存在,使AWG中波导在水平和垂直方向的应力趋于一致,AWG的偏振相关波长明显减小     

铌酸锂双面金属包覆波导电压传感特性

设计了一种利用铌酸锂作为波导基片的双面金属包覆平板光波导,利用波导中超高阶导模高敏感特性制成了一种反射型光学电压传感器。入射激光束采用小角度入射,当光波导处于导模共振状态时,选择一个恰当的工作点,再通过两金属电极对该器件施加直流电压,通过检测反射光强,获得相应的电压值变化。实验测量中所用的电压范围是-800～800V, 得到的线性度值为0.995,波导反射光的反射率变化灵敏度为0.2V-1,实验表明这种电压传感器具有较好的线性和灵敏度,该新型电压传感器具有结构与制作简单、调节方便和成本低廉等优点。     

Design and fabrication of a new micromachined interdigital coplanar waveguide

In this paper, a new micromachined interdigital coplanar waveguide (CPW) structure has been developed and its characteristics have been studied as a function of transmission line parameters. In interdigital CPW, the ground conductor is thickened by micromachining techniques which is helpful for reducing the interference between the adjacent center conductors while microwave transmits along it. Within the frequency range from 5 to 20 GHz, the return loss of this structure has two minimal values whose positions change with the structural parameters. The relative bandwidths reached 23.5% and 9.97% at 8.3 and 16.55 GHz while the insertion losses are about 0.33 and 0.5 dB/cm, respectively. The interdigital CPW is useful for designing bandpass filter and phase shifter and minimizing the whole size of microelectromechanical system (MEMS) devices.     

A high-efficiency grating coupler between single-mode fiber and silicon-on-insulator waveguide

We present the design of a diffractive grating structure and get the optimal parameters which can achieve more than 75% coupling efficiency (CE) between single-mode fiber and silicon-on-insulator (SOI) waveguide through 2D finite-different time-domain (FDTD) simulation. The proposed architecture has a uniform structure with no bottom reflection element or silicon overlay. The structure, including grating couplers, adiabatic tapers and interconnection waveguides can be fabricated on the SOI waveguide with only a single electron-beam lithography (ICP) step, which is CMOS-compatible. A relatively high coupling efficiency of 47.2% was obtained at a wavelength of 1562 nm.     

基于石墨烯波导激光器的Q开关操作设计

利用Y203作为波导,在输出耦合镜涂上由大气压化学汽相淀积而成的单层石墨烯,从而提出了一种新型基于脉冲激光沉积的石墨烯波导激光器,使用该激光器实现了连续波Q开关操作,仿真实验得到了较大的输出功率,脉冲持续时间较短.     

硅基二氧化硅保偏光波导起偏器的设计

利用平面波导结构中的双折射效应并结合模式理论,设计了一种新型Si O2 / Si基的保偏波导起偏器,使得两个正交偏振模式中的TM模式被截止,TE模式可以通过.利用三维有限差分光束传输法(3D FD- BPM)进行数值模拟,结果显示,当入射波长为1.5 5 μm,器件长度为8mm时,起偏器的消光比可高达到5 0 d B以上.在不增加工艺复杂度的前提下,采用这种光波导的结构可以直接制作起偏器,同时还可以方便地与其他平面波导器件集成.     

质子交换LiNbO3波导中退火的作用

本文主要对质子交换LiNbO3波导进行了研究,分析了退火对质子交换LiNbO3波导的重要性.     

Characterisation and modelling of mitered coplanar waveguide bends on silicon substrate

Mitered coplanar waveguide (CPW) bends are cascaded to form meandered CPW lines. Test samples are fabricated and characterised. In this article a compact, CAD-oriented semi-empirical equivalent circuit model is presented. The validity of the model is verified by comparing it with the experimental and simulation results. It is demonstrated that a meandered CPW with mitered bends has higher characteristic impedance and lesser loss when compared to straight CPWs.     

SiO2平面光波导的PECVD制备和膜层特性研究

研究了等离子体增强化学汽相沉积（PECVD）的光波导膜层的光学特性,论述了沉积工艺参量和退火处理对膜层性能的影响,优化工艺获得了高质量的波导膜层,成功设计制作了在1 550nm中心波长损耗低于0.1db/cm的平面光波导和阵列波导光栅（AWG）器件。     

新型高抑制波导滤波器设计

提出了一种新颖的波导带通滤波器设计。该滤波器是一个四阶广义切比雪夫滤波器,中心频率为9.93GHz,带宽为200 MHz,插损小于0.5 dB,带内回波损耗大于20 dB。谐振器为CQ结构,通过一个矩形波导膜片(一个不完全高度的导电杆),实现了交叉耦合,相比传统方法,产生一个额外的传输零点。由于在高端产生了两个零点,使得滤波器在阻带高端10.1 GHz处的带外抑制达到了35 dB以上。仿真实验证明了该设计方法能显著提高滤波器的带外抑制,对滤波器的小型化、高性能化有一定的意义。     

一种基于过模波导的高功率8 mm微波传输系统

过模波导是一种突破传统单模波导功率容量的波导结构。在高功率微波系统中,基于过模波导的模式过渡器和模式滤波器都是传输系统的关键器件。本文讨论了这些器件的理论设计依据,并设计了一套包括过模波导、模式过渡器、模式滤波器的8 mm 高功率过模波导传输系统,其中,模式滤波器分别通过膜片和窄缝滤除高次模。并用 CST Microwave Studio建模并仿真。仿真结果表明,该过模传输系统能够有效抑制高次模带来的谐振效应,提高微波的传输效率。     

基于多层感知器神经网络的波导匹配负载设计

讨论了多层感知器神经网络(MLPNN)在矩形波导终端匹配短负载设计中的应用.网络学习过程采用反向传播算法(BP),并对训练和测试用样本进行随机化,训练过程中加入动量项,网络结构可进行自动调节.对样本进行了线性定标,用定标后的样本训练神经网络,建立系统模型,通过优化神经网络相应参数成功实现了矩形波导H面T型结构的终端短小匹配负载的结构设计.