19芯碲酸盐玻璃放大光纤的低串扰结构设计及性能仿真

基于空分复用技术的多芯光纤通信核心指标之一是信道串扰,该问题的存在极大地影响着传输距离及信号质量,尤其是在宽带光纤放大系统中。本文重点讨论了弱耦合19芯光纤的串扰问题,同时提出了一种利于多组分碲酸盐玻璃挤压制备的沟槽辅助型19芯光纤,并采用耦合功率理论和有限元法对模型进行了相关性能的数值仿真,系统研究了沟槽尺寸、折射率分布及相关光纤参数对芯间串扰的影响。仿真结果表明,优化设计后的光纤在1550 nm处拥有-156 dB/100 m的低串扰值,可以满足大容量光纤通信用宽带光放大器的应用需求。

近红外增强低串扰四象限探测器技术研究

黑硅四象限光电探测器结合了黑硅技术与四象限探测器技术,与传统结构四象限光电探测器相比,具有更高的灵敏度、更宽的响应光谱范围和更快的响应速度,可有效提高激光制导武器的探测距离与探测精度,在国防军事领域具有突出的应用价值和广阔的应用前景。本文四象限探测器采用硅材料制作,硅材料本身对波长大于1000nm光子的吸收能力差,导致器件的近红外响应低。黑硅结构从紫外光(波长250nm)到近红外光(波长2500nm)都具有高吸收率,可以增强硅基四象限光电探测器近红外响应灵敏度。本文研制的像元串扰抑制结构,可以有效的防止像元边缘的光生载流子扩散入邻近像元,从而形成串扰,退化器件性能。本文基于湿法腐蚀的黑硅制作技术,隔离沟槽和截止环复合结构串扰抑制技术,研制了近红外响应增强低串扰四象限探测器。研究结果表明,在400nm-1060nm波长范围内,研制的黑硅反射率小于2%,器件响应度达到0.55A/W@1060nm,像元间串扰小于2%@1060nm。

基于AD8108的宽频带低串扰视频切换矩阵的设计

介绍了一种宽频带低串扰视频切换矩阵的设计。该矩阵采用美国ADI公司的AD8108作为宽频带视频切换矩阵的信号切换芯片,采用AT89C51作为微控制器完成矩阵切换的控制和外围界面的维护。实现的视频切换矩阵具有325MHz的带宽能力和低通道间串扰、低进出串扰的特性,同时具有-98dB的高进出隔离度,完全可以满足各行业中对高性能视频和VGA信号的切换需求。

具有四模式的低串扰及大群时延多芯微结构光纤的设计

针对光纤空分复用及模分复用传输系统中大容量和耦合串扰问题,本文提出了一种具有四模式特性低串扰及大群时延的大容量多芯微结构光纤,通过有限元法计算该光纤电磁场分布进而对其他参数进行分析.结果表明:合理的选定光纤结构参数,可使得该光纤在C+L波段内同时实现19芯的LP_(01),LP_(11),LP_(21),LP_(02)四个偏振模式的传输.同时,利用空气孔对电磁场较好的隔离作用来优化芯间串扰并得到较大的模式差分群时延及较为平坦的色散.此外,这种结构的光纤制作简单,在短距离大容量的信息传递系统中具有重要应用.

一种具有低串扰低非线性的双沟槽环绕型十三芯五模光纤

信息化对高速大容量光纤网络的需求日益强烈,空分/模分复用是继波分复用之后可使通信容量翻倍的新一代光纤通信技术.本文提出了一种双沟槽环绕型十三芯五模光纤,以满足未来对高速大容量信息传输的需求.针对空分-模分复用中降低串扰的目标设计优化光纤,采用双沟槽环绕结构,将光能量更好地限制在纤芯内,从而减小芯间和模间串扰.利用全矢量有限元法与功率耦合理论相结合计算并分析多芯光纤的串扰和传输特性.经过优化结构参数,可使光纤在1.3—1.7μm波段内稳定传输LP_(01),LP_(11),LP_(21),LP_(02),和LP_(31)5个模式;信号在1.55μm波长处传输60 km时,对应于以上5个模式相邻纤芯的芯间串扰分别为-122.37,-114.76,-106.28,-100.68,-92.81 dB,相邻模式之间的有效折射率差大于1.026×10^(-3),芯间和模间串扰可以被有效抑制;5个模式对应的非线性系数分别为0.74,0.82,0.88,1.26,0.93 W^(-1)·km^(-1),均可保持低非线性传输.该光纤结构简单紧凑,可利用气相沉积法和堆叠法制备预制棒,进一步拉制成具有低串扰低非线性的十三芯五模光纤,可应用于长距离高速大容量光纤传输系统.

基于棱镜反射光栅的低串扰自由立体投影显示方法

为解决传统柱透镜自由立体投影显示中像差和视几何引起的串扰和视点数受限问题,基于回归反射,提出了一种棱镜反射光栅自由立体投影显示方法。通过分析其3D成像的原理,对棱镜反射光栅自由立体投影显示进行仿真,发现该方法在水平视宽相同的条件下,视场照度是柱透镜光栅投影的10倍,而其串扰比是柱透镜光栅投影的1/5,且不存在次视区。制作了棱镜反射光栅屏,并搭建系统进行实验,验证了棱镜反射光栅自由立体投影显示方案的可行性。

一种具有低串扰抗弯曲的单沟槽十九芯单模异质光纤

飞速增长的光通信容量需求推动着光纤技术的发展,基于空分复用技术的多芯光纤作为突破传统单模光纤容量限制的方法引起了广泛的关注.本文将纤芯异质结构与低折射率沟槽结合,设计了1种具有低串扰的十九芯单模光纤结构,该结构由环绕沟槽的3种不同参数的纤芯按正六边形排布构成,在C+L波段能实现稳定单模传输.研究结果表明:在波长为1.55μm时,通过在沟槽中进行掺氟处理,可以使光纤的芯间串扰降低至–39.52 d B/100 km.此外在弯曲半径为100 mm时,弯曲损耗为–7.7×10^(–5) d B/m且色散低于24 ps/(nm·km).纤芯中基模的有效模场面积约为80μm2,有利于降低非线性效应.与传统单模光纤及单沟槽同质结构光纤相比,该结构具有更低的串扰、更好的抗弯曲性能和更大的模场面积.本文设计的光纤适用于空分复用系统中远距离大容量的传输.

一种沟槽辅助气孔隔离的低串扰高密度异质多芯少模光纤

以单模光纤为基础的传统光通信系统的容量已趋近其理论极限,多芯少模光纤是突破现有传输容量瓶颈的一种有效方式.本文设计了一种低串扰5-LP模的弱耦合异质芯7芯光纤,采用沟槽辅助和气孔隔离相结合的方法,在标准125μm外径的情况下实现了芯间和模间的低串扰.利用有限元法计算了纤芯之间的串扰、有效模面积等.经过设计优化,光纤在光通信C+L波段可以稳定传输5个LP模式,其中LP_(21)与LP_(02)模之间的有效折射率差最小,且大于1.1×10^(–3);光纤中LP_(31)模式的芯间串扰最大且低于–50 dB/km,因此该光纤可以同时实现模间和芯间的低串扰传输.7个纤芯中5个LP模的有效模面积均大于86μm^(2),在波长1550 nm处相对纤芯复用因子为57.63,该光纤可用于大容量高速光纤传输系统.

基于低串扰OXC的自动链路交换系统的设计与实现

介绍了基于低串扰OXC的自动链路交换系统的设计与实现,详细阐述了系统中OXC路由模块的硬件设计及实验方案。实验网络可以完成端到端光链路的自动建立。

异质结构的低串扰少模多芯光纤设计

设计了一种基于异质结构的低串扰3-LP模12芯光纤,纤芯采用异质无沟槽辅助的环形折射率分布,结构简单且能增大纤芯的有效模场面积。利用COMSOL软件分析了异质纤芯的芯间串扰、有效模场面积等性能,结果表明,异质纤芯LP01,LP11,LP21模的芯间串扰分别低于-0.78,-0.66,-0.4 dB/km,有效模场面积分别为150,166,200μm 2。使用方点阵型纤芯排布方式,可实现包层直径约为213.8μm、相对纤芯复用因子为26.9的低串扰3-LP模12芯光纤设计,为通信容量的升级扩容提供器件支持。

低串扰大模场面积多芯光纤的设计与优化

当前光通信网络正朝着大规模、大容量的方向迅速发展,传输带宽所面临的巨大增长压力对通信光纤提出了更高的要求。在此背景下,基于空分复用的多芯光纤充分利用了空间维度,可以有效解决传统单模光纤的理论传输容量极限导致的容量紧缩问题,而大容量传输系统要求多芯光纤具有低串扰大模场面积的光学特性。通过采用光束传输法和有限元法模拟仿真了多芯光纤中各结构参量对芯间串扰和有效模场面积的影响,并利用两种不同参数的多芯光纤进行了实验验证,对芯间距、纤芯/沟道的尺寸和折射率进行了优化,在理论上完成了串扰小于-45dB、模场面积大于130μm2多芯光纤的设计。

非对称马赫-曾德尔干涉型低串扰聚合物光开关

针对对称马赫-曾德尔干涉(MZI)型光开关工艺制备中形成的光栅结构所引起的导模与辐射模耦合是恶化光开关串扰特性的一个重要因素,提出一种采用非对称的MZI结构来抑止光栅导模和辐射模间耦合的新型聚合物电光开关设计方案。研究结果表明,光开关的串扰可以从-20dB改善到-50dB以上;同时,器件的开关电压也从传统MZI型结构开关电压的1.5Vπ减小到了1.0Vπ。

低频比波长复用高效双功能超表面

多功能微波器件由于能在小尺寸器件上实现大容量功能集成,在现代通信系统中具有重要作用。然而由于器件功能的高度集成,使得多功能器件往往存在严重的通道串扰,降低了器件效率。对此,提出了一种低通道串扰的频率复用方法,通过在两层介质板上构建互补形式的双C形开槽谐振器和双C形金属谐振器,实现了双谐振单元。由于双谐振器具有很高的Q值,能在低频比情形下实现相位的独立调控。为进行验证并探索应用,设计了工作于f_(1)=9.2GHz和f_(2)=11.2GHz的多功能超表面。仿真结果与实验结果吻合良好,表明超表面在f_(1)和f_(2)处分别实现了模式数l=3的聚焦OAM波束和零阶贝塞尔波束。与以往报道的多功能超表面相比,设计的器件双频工作频比仅为1.2,且双频器件效率高达86.1%和93%。提出的低频比、低通道串扰波长复用超表面方法为实现大容量功能集成应用提供了一种有效途径。

一种低损耗低模式串扰渐变型少模光纤

提出了一种纯二氧化硅纤芯、渐变折射率分布的两模光纤,实现了渐变折射率少模光纤低差分模式群时延和纯二氧化硅芯光纤低损耗优点的有效结合。采用全矢量有限元方法研究表明,所提出的少模光纤纤芯采用纯二氧化硅实现了低损耗,采用纤芯渐变折射率实现了低差分群延迟,包层处采用凹陷折射率实现了低弯曲损耗,采用模式大折射率差实现了低模式串扰,采用大有效面积实现了低非线性系数;该光纤具有非线性系数和差分模式群时延在1.5~1.65μm波长范围内平坦特性。

基于单像素液晶透镜的自由立体显示技术

为提高三维显示器的性能,提出了一种动态单像素液晶透镜方法。通过对液晶透镜进行结构建模仿真并根据三维显示技术的光学原理,对像素光源发散角以及液晶内部折射率分布对三维显示的性能影响进行了分析。通过实验结果的对比,发现光源的发散角度对单像素立体显示器的性能有很大影响。通过优化相关参数,可以使自由立体显示系统实现高分辨率和低串扰,改善自由立体显示的性能。

InAs/GaSb超晶格/GaSb体材料中短波双色红外探测器

采用GaSb体材料和InAs/GaSb超晶格分别作为短波与中波吸收材料,外延生长制备了NIPPIN型短中双色红外探测器。HRXRD及AFM测试表明,InAs/GaSb超晶格零级峰和GaSb峰半峰宽FWHM分别为17.57 arcsec和19.15 arcsec,10μm×10μm范围表面均方根粗糙度为1.82Å。77 K下,SiO_(2)钝化器件最大阻抗与面积乘积值RA为5.58×10^(5)Ω∙cm^(2),暗电流密度为5.27×10^(-7) A∙cm^(-2),侧壁电阻率为6.83×10^(6)Ω∙cm。经阳极硫化后,器件最大RA值为1.86×10^(6)Ω∙cm^(2),暗电流密度为4.12×10^(-7)A∙cm^(-2),侧壁电阻率为4.49×10^(7)Ω∙cm。相同偏压下,硫化工艺使器件暗电流降低1-2个数量级,侧壁电阻率提高了1个数量级。对硫化器件进行了光谱响应测试,器件具有依赖偏压极性的低串扰双色探测性能,其短波通道与中波通道的50%截止波长分别为1.55μm和4.62μm,在1.44μm、2.7μm和4μm处,响应度分别为0.415 A/W、0.435 A/W和0.337 A/W。

基于混合集成的高增益光接收模块

针对光载无线通信(RoF)系统对高增益、小型化光接收模块(ROSA)的需求,基于混合集成技术,设计并制作了一种高增益的四通道ROSA器件,尺寸为20.0 mm×14.0 mm×5.9 mm。模块内集成了低噪声放大器(LNA)芯片以提高射频信号增益,建立了射频信号传输电路,并对器件特性进行了仿真分析。经测试,器件的射频信号增益达14 dB,-3 dB带宽为23 GHz,在1550 nm波长的入射光下,器件的响应度为0.81 A/W,相邻信道之间的射频信号串扰小于-40 dB。该模块对于减小RoF系统的体积和功耗具有重要意义。

新型多道光谱仪——Mechelle

多道二维成像光谱仪结合高端科学级面阵CCD探测器组成新的光谱探测系统,辅以校正透镜和双棱镜两项专利设计以及软件自动温漂补偿,实现了低串扰高精度高分辨率的快速大范围光谱探测,同时具有坚固紧凑,便于携带的良好维护性。

深亚波长束缚的石墨烯混杂等离激元波导

研究了一种石墨烯-V型槽混杂等离激元波导,分析了系统几何参数和石墨烯化学势对该混杂结构所支持的基态混杂等离激元模式特性的影响。通过增加凹槽尺寸和减小石墨烯化学势可以有效地压缩混杂模式的有效面积,与无凹槽结构相比,所提结构的有效模场面积降低了2个数量级,虽然其传输距离变短,但是品质因子(FoM)提高了34.5%~88.5%。分析了2个并排放置的石墨烯-V型槽混杂等离激元波导之间的串扰,通过优化几何尺寸和调节石墨烯化学势,两波导之间无串扰的最小距离可以减小到22μm。本研究将为动态可调的太赫兹亚波长波导的研制和性能优化提供理论参考。

下陷层参数对掺氟下陷层多芯光纤特性的影响分析

系统地研究了带有掺氟下陷层的多芯光纤中不同下陷结构参数对串扰特性及模场面积的影响。研究表明,通过调整下陷层的结构参数,在不牺牲低串扰特性的前提下,这种多芯光纤可以实现大的有效面积。另外,详细讨论了下陷层的结构参数对光纤色散及色散斜率的影响,并针对光纤色散问题在实验上得到了验证。分析表明这种低串扰、大有效面积掺氟下陷层多芯光纤在大容量、高功率光纤通信系统中具有重要的潜在应用价值。