K波段宽带波导分支定向耦合器的设计

根据波导分支定向耦合器的原理,结合机械加工工艺,设计加工出一种应用于K波段(22GHz~32GHz)雷达的15dB波导分支定向耦合器。根据切比雪夫理论,给出了给定耦合条件下的结构初值。采用HFSS软件对波导分支定向耦合器建模仿真,设计出最优尺寸的结构。该耦合器在22GHz~32GHz频段内耦合度为15dB,反射损耗大于30dB,隔离度达到30dB以上,插入损耗小于0.2dB。设计的波导分支定向耦合器结构简单紧凑、性能优越、加工性良好。     

太赫兹波段的taper型多模干涉耦合器

随着通信技术的飞速发展,传统微电子行业出现瓶颈,人们更多地寄希望于集成光路来实现新的突破。硅基光子学因其自身材料以及制造工艺等方面的优点而备受关注。其中,硅基耦合器作为重要的硅基无源器件,是实现光的片上合束和分束的关键。多模干涉（multimode interference, MMI）耦合器具有损耗低,工艺容差性大且带宽较大等优点,是一种常用的集成光学器件。从MMI耦合器的自映像成像原理出发,利用导模传输分析法（guide-mode propagation analysis, G-MPA）对MMI中的模场分布情况进行分析,成功设计出基于470 μm高阻硅晶圆的太赫兹波段的taper型多模干涉耦合器。通过时域有限差分法（finite difference time domain method, FDTD）仿真优化其参数,实现了93.8%的耦合效率。     

等差方孔耦合型太赫兹波导定向耦合器设计

设计了一种宽频带、高方向性、耦合平稳的方孔耦合型太赫兹波导定向耦合器。基于多孔耦合原理,用13组小孔来实现宽频带,耦合孔正方形等差减小等间距排列来实现高方向性和较好耦合平坦性。通过HFSS软件对该耦合器进行模型仿真及优化,结果表明,在0.3~0.5 THz频段内,各端口回波损耗均小于-26 d B,耦合度为(7.8±0.6)d B,属于强耦合且耦合度平坦性良好,隔离度达到30 d B以上,即方向性较好且优于20 d B,平均插入损耗为0.7 d B,相对带宽达到45%。对基于MEMS技术的该耦合器的工艺制作流程进行了阐述,可利用该方法进行加工。     

太赫兹金属弹簧波导的研究

为深入了解金属弹簧波导对太赫兹波的传输效果,对不同螺线间距金属弹簧的太赫兹波传输特性进行了实验研究。实验结果表明,对于线径0.8 mm、外直径12 mm、长14 cm的金属弹簧,在3.5/4.4 mm等较大的螺距下,弹簧波导反而能在较大的带宽下传导太赫兹波,并具有良好的偏振保持能力。3.5/4.4 mm螺距弹簧的太赫兹传输带宽均约为0.9 THz,且在其峰值频率处的传输损耗分别约为0.2 cm-1和0.27 cm-1。此外,金属弹簧能将太赫兹模式束缚在空气芯内传输,而非通过金属螺线导引传输。该研究结果对金属弹簧波导在太赫兹技术中的应用具有一定参考意义。     

一种太赫兹波导法兰定位销钉孔位置度的判定方法

在太赫兹系统中,波导传输线是最为常用的一种传输线形式。波导组件连接的装配精度,是影响波导组件电气性能和传输线传输功率损耗的关键因素。分析了现有方法应用于太赫兹波导法兰定位销钉孔位置度判定时,出现误差大、误判多等问题,提出了一种通过理想波导口与实际波导口的比对,进行太赫兹波导法兰定位销钉孔位置度判定的方法。     

太赫兹可调谐滤波器设计

为了实现太赫兹信号的可调谐滤波,设计了一种基于柔性材料的太赫兹可调谐滤波器。通过扭曲特氟龙（Teflon）波导形成环型谐振器,实现了160～200 GHz频段的带阻滤波功能。改变谐振腔长可实现自由频谱范围（FSR）和滤波频点的调谐,实验测试了自由频谱范围在1.9 GHz和2.8 GHz间切换以及相应的滤波特性。研究表明,谐振腔长一定时,改变弯曲半径可实现滤波阻带抑制度的调节,柔性材料太赫兹环型谐振器可用于可调谐滤波,且具有较高的自由度。     

基于狭缝波导的太赫兹场限制能力及频带宽度的研究

狭缝波导由于具有将光场限制在中间空气狭缝区域中传输的特性,使其可用来提高太赫兹集成器件的性能。为了分析狭缝波导结构的太赫兹场的传输特性,利用二维有限时域差分法(COMSOL-光学模块)得到了硅材质的狭缝波导在波长为450μm时的太赫兹场的传输模式和频带宽度,并获得了狭缝波导结构参数与狭缝区域太赫兹场限制能力的关系以及与频带宽度的关系。研究结果为太赫兹狭缝波导的设计提供了参考。     

基于平行板波导的双槽谐振腔的特性研究

为使在太赫兹横电波模式下基于平行板波导的对称的双矩形谐振腔结构在滤波、传感等方面有更好的应用,在理论上使用有限元方法对该结构在太赫兹横电波模式下进行了理论上的模拟仿真,并使用时域太赫兹波谱系统在实验上对其理论仿真结果进行了验证。理论和实验均表明在太赫兹横电波模式下基于平行板波导的对称的双矩形谐振腔结构,对谐振频率的选择以及谐振频率Q值的大小均与两平行板的板间距有关,即随着板间距的增大,谐振频点均出现了红移,红移的速率为136GHz/mm,并且其Q值也随着板间距的增大而变大。此结果对太赫兹横电波模式下基于平行板波导的对称的双矩形谐振腔结构在滤波、传感等方面的应用提供了参数上的依据。     

石英波导环形谐振器研制

设计和试制了一种基于石英材料的开放式光波导环形谐振器,器件设计采用数值仿真计算结合BPM仿真的手段。结合商用石英波导的常规参数,设计取环行波导的传输损耗和定向耦合器的耦合损耗分别为0.1dB/cm和0.1dB,谐振谱共振锐度的设计值为16.7。器件制备采用PECVD技术结合FHD技术的工艺,样品测试采用了0.1nm带宽的DFB激光,观察到了明显的谐振谱。     

安捷伦毫米波及太赫兹测试解决方案

通常认为毫米波频率范围为26.5～300GHz,超过300GHz的频段称为太赫兹,本文重点介绍毫米波频段和太赫兹测试方案.首先了解一下毫米波的特点,毫米波技术在通信、雷达、制导、电子对抗和激光光谱学等方面的应用以及相应的毫米波元件和器件的进展。     

一种新型基片集成脊波导结构的设计

为了解决基片集成波导带宽窄的局限性,设计了一种新型的基片集成脊波导(ridge substrate integrated waveguide, RSIW)结构。该结构在传统的基片集成脊波导基础上采用了不同介电常数的两层介质板,同时在其两侧还设置了两排周期性排列的空气孔。仿真结果表明:所设计结构的单模工作带宽达到10.88 GHz,相对带宽B达到了4.42,相比其他结构的单模工作带宽和相对带宽分别提高了57%和18.8%;该结构在整个通带范围内表现出了良好的传输特性,能够覆盖整个超宽带范围的应用。该设计为解决基片集成波导带宽窄的局限性以及实现紧凑型宽带互连提供了参考。     

“叠片波导”的研制

用于毫米波的新型波导装置已研制成功。该波导为介质波导,内衬两组通路孔作为导体,本文中的这种装置被称为“叠片波导“。这种叠片波导能应用于天线馈线。     

倏逝场照明的集成零模波导纳米孔芯片

为了降低零模波导照明系统的成本、缩小尺寸,设计并完成衍射光栅、光波导以及零模波导的片上集成,并对集成化芯片的微纳结构及性能进行验证.采用时域有限差分法对集成化芯片进行了仿真设计,基于微纳加工手段制备出片上衍射光栅、光波导以及零模波导阵列结构,对微观结构进行表征,并借助荧光微球对芯片的性能进行验证.通过荧光微球测试,制备...     

波导干燥机工作原理与结构

波导干燥机能够为雷达波导系统提供正压干燥空气,避免因水汽凝结造成的腐蚀、打火和VSWR升高等问题,从而提高雷达的稳定性和可靠性。国外雷达采用了一种结构简单、效果良好的波导干燥机,文章介绍了该设备的工作原理、主要结构和工作流程。     

波导光束整形系统的理论研究

为了进行矩形波导光束整形系统的设计研究,利用Zemax软件模拟了部分端面抽运板条激光器波导光束整形系统光束整形过程,该系统能够将抽运光束整形成满足激光器要求的线形抽运光束.理论分析表明:矩形平面波导在整形系统中起到了至关重要的作用,波导长度变化对光强分布的均匀化有影响,矩形平面波导存在临界长度.     

波导定向耦合器耦合度的测量

通过对波导定向耦合器结构原理的分析,研究了利用雷达站现有仪表设备对波导定向耦合器主要技术参数一耦合度进行测量的方法,并对因耦合度误差产生的影响进行了探讨,结果表明,应用雷达站现有设备和仪表对波导定向耦合器的耦合度进行准确测量是可行的;耦合度产生误差对雷达回波强度观测影响很大,需要在雷达安装好后及时进行测量校正。     

光波导功分器的短缩优化设计方法研究

提出并验证了一种针对光波导功分器短缩化的新的设计方法。在BPM软件仿真运行的基础上,归纳了单位圆心角弯曲损耗与曲率半径之间关系的仿真实验公式,建立了光波导功分器各级Y分支之间的单调弧形连接模型,确定了光波导分路器的长度、总的弯曲损耗、单口弯曲损耗以及均匀性的计算公式。综合考虑光波导功分器各参数间关系,采用了遗传算法全局优化技术,设计了合理可行的评价函数。通过对1×8石英光波导功分器的验证表明,与现行同类产品相比,插入损耗和均匀性指标持平,有效长度缩短了3.5mm以上。     

级联Y分支光波导的优化设计

设计了一种适于级联的Y分支结构。因光输入场不对称产生高阶模,且光输入区的畸变而产生的辐射场与导模之间容易发生干涉,这些因素导致Y分支输出不均匀。在输入波导后添加一段起模式过滤作用的窄波导结构,可以在对器件长度及损耗影响很小的情况下,有效滤除高阶模,减小干涉效应,改善器件输出的均匀性。使用该结构设计并优化的1×4分束器,在输入光波长为1.3μm、1.55μm时,器件均匀性可以分别达到0.0191dB和0.0214dB。     

基于拓扑单向波导的电磁诱导透明效应研究

为了研究电磁诱导透明效应在拓扑单向波导中的表现,设计了一种基于磁性光子晶体的耦合谐振腔波导。通过对谐振腔位置的调控实现了具有单向性质的电磁诱导透明效应,并利用有限时域差分仿真证明了电磁诱导透明效应在单向拓扑波导中的相关特性。该研究可为拓扑波导中实现光延迟、光开关等提供参考。     

微波传输线上的波导力学分析

微波传输线是聚变工程机械的重要组成部分,它常采用矩形波导作为传输介质。对复合材料的矩形波导采用了两种不同方法进行力学分析,并对结果做了比较,这对其在聚变工程中的实际应用具有重要意义。