铌酸锂定向耦合器的优化设计

分析了定向耦合器几个参数的相互关系,设计了钛扩散铌酸锂定向耦合器的仿真方案,用BPM软件对不同耦合间距的定向耦合器对工艺的容差进行了模拟计算,得到了几种耦合间距/串音变化的组合.     

多通道薄膜铌酸锂阵列波导光栅研制

基于薄膜铌酸锂材料平台,通过开发金属掩膜与ICP刻蚀相结合的波导制备工艺,研制出了8通道且通道间隔400 GHz的阵列波导光栅,器件整体尺寸为1.28 mm×1.38 mm。测试结果表明,该阵列波导光栅的串扰小于-15 dB,通道非均匀性小于0.5 dB。该器件为薄膜铌酸锂基波分复用技术积累了研制经验,并有望推进多通道微波光子模块的小型化应用。     

低驱动电压X切铌酸锂长周期波导光栅

研究了在X切铌酸锂基底上制作沿Y方向传输光的电光长周期波导光栅的理论模型。利用有效折射率法和射线法进行理论分析获取波导的各项参数。针对所建议的波导光栅结构,将调谐电极置于波导两侧,无需跨过波导就可获得最大的电光调制。该结构的电极间距小（小于10μm）,使得在较小的驱动电压（1．6V）下就可以实现阻带幅度高达28dB的长周期波导光栅。对该光栅模型的研究为开发低驱动电压的高速电光长周期光栅提供了理论依据。     

1.3μm钛扩散铌酸锂无间距方向耦合器

研制成功工作波长为1.3μm的钛扩散铌酸锂无间距方向耦合器,其ON/OFF比大于17dB,开关电压小于23V,器件电极电容6pf,理论带宽大于1GHz。     

铌酸锂晶体的热膨胀

测量了同成分和掺镁铌酸锂晶体的热膨胀率和热膨胀系数。讨论了实验结果,并用最小二乘法对热膨胀率和热膨胀系数与温度的关系进行了多项式拟合。     

铌酸锂薄膜高速电光开关的设计与制备

基于硅基铌酸锂薄膜（Lithium Niobate on insulator,LNOI）材料平台,设计并制备了高速电光开关芯片,并实现了芯片的光纤耦合、管壳封装和性能测试。测试结果表明,该高速电光开关器件的开关速度达到13.4 ns,消光比达到31.8 dB。研究工作对未来研制光学延时芯片和波束形成网络芯片具有重要的支撑意义。     

弱热释电效应黑色铌酸锂、钽酸锂晶体研究

采用化学还原工艺，在CO2与H2混合气氛下对LN和LT晶片分别进行700℃和450℃退火处理，成功地制备了LN和LT黑色晶片。静电位差、光透过率测量结果表明，还原处理后LN和LT晶片的热释电现象基本消失，其光透过率也显著降低。居里温度测试表明，还原处理对晶体的居里温度没有影响。     

超声跟踪反常铌酸锂声光器件的设计

介绍将超声跟踪反常器件的新设计思想应用于铌酸锂声光器件的设计之中.利用最小二乘法方法来减化优化过程.设计结果表明,在Bragg损耗不均匀度确定为1.5dB的情况下,此类器件声光相互作用长度可达到传统设计器件的3～4倍,这不但使其衍射效率有大幅度的提高,而且也改善了其它性能.     

4英寸X轴铌酸锂晶体生长

本文介绍了采用Czochraeski法生长4英寸X轴铌酸锂晶体,分析了温场、籽晶对晶体生长成功率的影响。得出了通过建立较小的径向温度梯度,合适的轴向温场;选用优质籽晶;采用合理极化工艺可得到较高生长成功率的结论。     

紧凑型纳米薄膜铌酸锂复合波导光电子可逆逻辑门

基于纳米薄膜铌酸锂与氮化硅复合波导结构,构建了光电子可逆逻辑门,应用于神经形态光子学和量子计算。该光电子可逆逻辑门的主体由两个马赫-曾德尔调制器级联而成,结构紧凑,全长仅为4.4mm,是普通质子交换铌酸锂调制器长度的百分之一。工作在1.55μm 波长时,该马赫-曾德尔调制器仅需4.9V电压就可以实现一次完整的功率交换,很好地与CMOS工艺相兼容。器件特性研究表明,该光电子可逆逻辑门能够实现可逆逻辑运算功能。此外,该器件在1.4~1.6μm波长范围内,插入损耗均值为0.6dB,输出端口的最小串扰为-47dB,消光比的最大值为41dB;在4~6V电压范围内,插入损耗均值为0.63dB,输出端口的最小串扰为-26dB,消光比的最大值为22dB,显示出了良好的响应特性。     

1.3μm GeSi/Si异质结波导光栅耦合器的设计

分析了导模-辐射模耦合理论和利用经塔米尔的传输回路方法论改造过的扰动理论进行解析的结果。根据上述理论对1.3μm GeSi/Si异质结波导光栅耦合器波导层的厚度、槽形、长度、宽度、周期、槽深等做了近似的设计。     

氧化多孔硅周期性波导光栅耦合器的实验研究

报道了用两束相干激光在HF溶液中的多孔Si(PS)表面上干涉形成光强周期分布,通过光溶解得到了孔隙率周期变化的结构,从而制备出氧化PS周期性波导光栅。实现了辐射模与波导中传输模之间的耦合,并由外部入射光波或衍射光的方向确定了波导层的有效折射率。     

掺半导体玻璃波导光栅耦合器及其功率限制作用

本文报导了在掺半导体玻璃波导上用离子刻蚀的方法制备出了表面刻蚀光栅耦合器。观察到了光栅耦合器的耦合效率随着输入激光功率增加而下降的功率限制作用。     

超声跟踪铌酸锂反常声光器件的优化设计

给出了一种新的超声跟踪铌酸锂反常声光器件的优化设计方法,利用该方法系统计算了在不同入射角以及不同换能器片数情况下器件设计参数的准确数值。计算结果表明,该设计方法可以实现反常声光器件的超声跟踪,并且能够使器件获得更大的3 dB带宽和更高的衍射效率。     

铌酸锂M-Z电光强度调制器光辐射模研究

铌酸锂马赫-曾德尔(M-Z)电光强度调制器光辐射模与光纤耦合是导致芯片与光纤组件耦合失效的主要原因。采用光纤与芯片高精度耦合扫描法对光波导和光辐射模进行扫描,研究了光辐射模中心位置分布、光辐射模输出光功率随偏置电压的变化特性,以及光辐射模、光波导与光纤耦合光能量的分布特性。测得光波导在X,Y方向的有效耦合范围分别为14～15.5μm和14～16μm,光辐射模在X,Y方向的有效耦合范围分别为89～92μm和92～96μm。根据所研究的光辐射模特性,制定了失效耦合的解决方案,解决了光辐射模耦合失效问题。     

大功率微带定向耦合器的设计

介绍了一种S波段25 dB大功率微带定向耦合器的设计方法及测试结果。为了对大功率微波信号进行较为准确的检测,微带耦合器需具有抗大功率串扰强、带内平坦度好、插损小的性能。文中采用电感补偿平衡奇偶模相速技术,由二元概念和容性补偿奇偶模相速的理论,分析出电感补偿电路的设计参数,用Ansoft HFSS软件进行仿真与优化,实现了高性能大功率微带定向耦合器。微带电路加工在Rogers RT/duroid 6002基片上,分别用10 W和300 W固态发射机对其抗大功率串扰的性能进行了测试。经实测数据分析,所设计的耦合器在工作频带内,插损小于0.3 dB,带内波动低于1 dB,方向性大于9 dB。     

铌酸锂低半波电压电光调制器研究

对降低铌酸锂(LN)电光调制器的半波电压进行了研究,探索了利用反射结构实现低半波电压的原理.通过退火质子交换工艺在x切LN晶片上制作了反射结构的LN电光调制器.测试表明,这种反射结构的LN电光调制器在保持器件长度不变的条件下可以降低半波电压.     

Advances and Prospects in Improving the Utilization Efficiency of Lithium for High Energy Density Lithium Batteries

Lithium-ion batteries have attracted much attention in the field like portable devices and electronic vehicles. Due to growing demands of energy storage systems, lithium metal batteries with higher energy density are promising candidates to replace lithium-ion batteries. However, using excess amounts of lithium can lower the energy density and cause safety risks. To solve these problems, it is crucial to use limited amount of lithium in lithium metal batteries to achieve higher utilization efficiency of lithium, higher energy density, and higher safety. The main reasons for the loss of active lithium are the side reactions between electrolyte and electrode, growth of lithium dendrites, and the volume change of electrode materials during the charge and discharge process. Based on these issues, much effort have been put to improve the utilization efficiency of lithium such as mitigating the side reactions, guiding the uniform lithium deposition, and increasing the adhesion between electrolyte and electrode. In this review, strategies for high utilization efficiency of lithium are presented. Moreover, the remaining challenges and the future perspectives on improving the utilization of lithium are also outlined.