玻璃基集成光学器件研究进展

综述了玻璃基集成光学器件离子交换工艺的原理及技术现状,介绍了近年来我们在玻璃基光波导制作工艺方面的研究工作,并提出了研究工作面临的问题.     

反应烧结碳化硅陶瓷的制备及烧结机理

用溶胶-凝胶法合成的无机／有机杂化材料结合SiC+C混合粉料制成了反应烧结碳化硅陶瓷素坯,并对由这种素坯制成的碳化硅陶瓷进行了物相鉴定和显微结构观察;借助Si-C相图对反应烧结碳化硅的烧结机理进行了研究,分析表明其主要烧结机理为溶解-再沉淀型。     

电场辅助离子扩散过程中玻璃基片的电导变化

实验研究了玻璃基片在电场辅助离子扩散过程中的电导变化规律。结果发现,由于直流电场在玻璃基片中产生的焦耳热效应,离子扩散过程中玻璃基片的温度会明显升高,玻璃基片的电导也按照相应的规律变化;在通常的离子扩散制备掩埋式光波导的过程中,玻璃基片电导值可以增加到初始值的数倍;这种玻璃基片温度及伴随的电导变化,会给玻璃基离子交换光波导制备工艺带来不可忽略的影响。     

侧向注入的载流子注入型SOI光开关中的热效应分析V

根据热场方程,分析了侧向载流子注入pin结SOI脊波导器件中的热光效应影响,数值分析和实验现象表明,在该类电光子器件中,载流子注入产生的热光效应影响明显,尤其对于SOI材料的小截面脊波导结构。如1000微米调制长度的器件,在正常工作时,温升引起的折射率上升已占总的效应的1/8;同时提出了通过调整电极位置来进行散热的减小热光效应影响的方案。     

集成光学移相器波长相关性的比较研究

移相器是一种常用的集成光学结构,其相移值的波长相关性决定了移相器的工作波长范围。针对移相器的波长相关性,文中对两种集成光学移相器设计方案（长度差方案和折射率差方案）所设计的二氧化硅基集成光学移相器进行了实验研究。在马赫-曾德尔干涉仪（MZI）的两干涉臂之间,采用两种移相方案分别设计制作180移相器,通过测试MZI的插入损耗与波长的依赖关系对两种移相器的波长相关性进行了比较。研究结果显示,折射率差方案所设计移相器的工作波长范围大约是长度差方案的1.8~1.9倍。这一实验结果与理论计算吻合,证明了折射率差方案设计的移相器的相移值波长相关性更小,因而具有更宽的工作波长范围。     

玻璃基多模波导光功分器的研制

利用Ag+-Na+电场辅助玻璃基离子交换技术制作了低损耗的掩埋多模波导,并在此基础上研制了多模波导光功分器.测试分析了多模波导和光功分器的损耗和偏心率特性.所研制的多模直波导传输损耗小于0.1dB/cm,所制作的1×2的多模波导光功分器附加损耗小于1.3 dB.     

玻璃基光功分器的小型化设计与制作

为满足光功分器的小型化和高性能化的需求,设计了长度为25 mm的1×16和1×32光功分器.在玻璃基片上利用一次Ag+-Na+离子交换和二次电场辅助离子扩散技术对所设计的光功分器进行了实验制作,并对器件的损耗性能进行测试.测试结果表明:1×16右分支的插入损耗9.87～10.84 dB,附加损耗0.87～1.84dB,均匀性0.97 dB.     

水下湿插拔接触式光纤耦合设计与性能分析

水下连接器是水下观测网的关键零部件，采用油液密封方式实现低损耗连接，但该方式会导致光连接结构复杂、工程研制难度大。为解决此问题，对比陆基光纤网络的连接方式，提出接触式光纤连接器水下原位湿插拔的方案。基于水体吸收特性、朗伯-比尔定律以及液体的表面张力等理论进行原理分析，在光纤端面形成厚度在5μm以内的水膜且该厚度水膜对1 310,1 550 nm波段的吸收损耗可忽略不计；然后，以1 550 nm波段为例，对光纤在空气、水、硅油的耦合损耗情况进行实验分析，并利用设计的光插针结构进行性能验证。实验数据显示，光纤水下原位湿插拔的平均损耗为0.17dB，光插针的原位湿插拔平均损耗为0.23 dB。由此表明，接触式光纤耦合设计能够满足水下湿插拔的低损耗连接要求。本文为水下光纤湿插拔连接器领域提供了新思路，提出在确保水体清洁的情况下可直接进行水下原位湿插拔的设计方案，有望打破国外以油液密封方式建立的技术垄断。